KR20140059352A - Fuel cell system with excellent prevention effect on freeze - Google Patents

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KR20140059352A
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cooling water
fuel cell
circulation pipe
cell stack
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윤용식
강성진
전유택
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현대하이스코 주식회사
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Abstract

Disclosed is a fuel cell system with an excellent freezing prevention effect that is capable of improving driving reliability in extreme environments of the polar region and winter by using antifreeze as a stack coolant and an exhaust recovery coolant. The fuel cell system according to the present invention includes a reformer that has a reforming unit into which a hydrocarbon-based fuel and reaction water (process H2O) are injected to generate hydrogen, and a burner unit that is arranged in the reforming unit and provides heat for the reforming unit; a fuel cell stack that produces electricity by using the H2 which is supplied from the reformer; a hot water tank that is disposed apart from the fuel cell stack and is filled with top water in an internal space; a heat exchanger that is arranged between the hot water tank and the fuel cell stack and performs heat exchange on the waste heat which is generated in the fuel cell stack; first coolant circulation piping that is disposed to circulate between the fuel cell stack and the heat exchanger so that a fist coolant which cools the fuel cell stack is circulates; and second coolant circulation piping that is disposed to circulate between the fuel cell stack and the hot water tank so that a second coolant circulates independently of the top water with which the hot water tank is filled.

Description

동파 방지 효과가 우수한 연료전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM WITH EXCELLENT PREVENTION EFFECT ON FREEZE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fuel cell system,

본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 스택을 냉각하기 위한 스택 냉각수와 배열회수를 위해 사용되는 배열회수 냉각수로 부동액을 사용함으로써, 극지방이나 동절기 등 극한의 환경에서도 연료전지 스택의 열 효율 및 전기 변환 효율을 극대화할 수 있는 동파 방지 효과가 우수한 연료전지 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly, to a fuel cell system using stack coolant for cooling a fuel cell stack and anti- And more particularly, to a fuel cell system that is capable of maximizing the thermal efficiency and the electrical conversion efficiency of the fuel cell system.

연료전지(fuel cell)는 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 따라서, 원리상 열기관이 갖는 열역학적인 제한을 받지 않기 때문에 종래의 발전장치보다 발전 효율이 높고 무공해, 무소음으로 환경문제가 거의 없다. 또한, 연료전지는 다양한 용량으로 제작이 가능하고 전력 수요지 내에 설치가 용이하여 송변전 설비의 초기 투자비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.A fuel cell is a device that directly converts the chemical energy of a fuel into an electrical energy by an electrochemical reaction. Therefore, it is not subject to the thermodynamic limitation of the heat engine in principle, so there is almost no environmental problem due to high power generation efficiency, no pollution, and noiselessness. In addition, the fuel cell can be manufactured in various capacities, and the fuel cell can be easily installed in the power demand site, thereby reducing the initial investment cost of the power transmission /

이러한 연료전지를 이용한 연료전지 시스템은 전기를 생산하는 연료전지 스택과 연료인 LNG, 석탄가스, 메탄올 등을 수소로 개질하여 수소가 많은 연료가스로 만드는 개질기(reformer), 발전된 DC 전력을 AC 전력으로 변환시키는 전력 변환기 및 제어기 등으로 구성된다. 이때, 연료전지 스택은 적층된 수십장 이상의 셀(cell)들로 구성되어 있으며, 물, 연료, 공기 등이 각 셀로 공급되도록 설계되어 있다. 기본적으로 각 셀은 전해질(electrolyte)에 의하여 분리된 연료극(anode)과 공기극(cathode)의 두 전극으로 구성되며, 각 셀은 분리판(separator)에 의하여 분리된다.The fuel cell system using the fuel cell includes a fuel cell stack for producing electricity, a reformer for reforming fuel such as LNG, coal gas, and methanol into hydrogen to make hydrogen-rich fuel gas, And a power converter and a controller for converting the power. At this time, the fuel cell stack is composed of several tens of cells or more stacked and is designed to supply water, fuel, air, etc. to each cell. Basically, each cell is composed of two electrodes, an anode and a cathode separated by an electrolyte, and each cell is separated by a separator.

그러나, 종래의 연료전지 시스템은 연료전지 스택의 냉각을 위한 스택 냉각수로는 순수를 사용하고 있고, 배열회수를 위한 냉각수로는 상수를 사용하고 있는데, 이 경우 극지방이나 동절기 등 열악한 환경에서 스택 냉각수 및 배열회수 냉각수가 어는데 기인하여 연료전지 스택의 열 효율 및 전기 변환 효율이 급격히 저하되는 문제가 있었다.However, in the conventional fuel cell system, pure water is used as the stack cooling water for cooling the fuel cell stack, and constant water is used as the cooling water for the arrangement recovery. In this case, There is a problem that the thermal efficiency and the electricity conversion efficiency of the fuel cell stack are drastically lowered due to the shortage of the cooling water.

관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0526223호(2005.11.02 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 연료전지시스템 및 그 운전방법이 기재되어 있다.
A related prior art is Korean Patent Registration No. 10-0526223 (published on November 11, 2005), which discloses a fuel cell system and its operation method.

본 발명의 목적은 극지방이나 동절기 등 열악한 환경에서 스택 냉각수 및 배열회수 냉각수가 얼어버리는 데 기인하여 연료전지 스택의 열 효율 및 전기 변환 효율이 급격히 저하되는 것을 방지할 수 있는 동파 방지 효과가 우수한 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel cell having excellent freeze prevention effect that can prevent the thermal efficiency and the electricity conversion efficiency of the fuel cell stack from being drastically lowered due to freezing of the stack cooling water and the arrangement recovering cooling water in a harsh environment, System.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은 탄화수소계 연료와 반응 물(Process H2O)이 투입되어 수소를 생성하는 개질부와, 상기 개질부의 내부에 배치되며 상기 개질부에 열을 제공하는 버너부를 구비하는 개질기; 상기 개질기로부터 공급되는 수소(H2)를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택과 이격되도록 설치되며, 내부 공간에 상수가 채워지는 온수 탱크; 상기 온수 탱크와 연료전지 스택 사이에 배치되며, 상기 연료전지 스택에서 발생한 폐열을 열 교환시키는 열 교환기; 상기 연료전지 스택과 열 교환기 사이를 순환하도록 설치되어, 상기 연료전지 스택을 냉각하는 제1 냉각수가 순환하는 제1 냉각수 순환배관; 및 상기 연료전지 스택과 온수 탱크 사이를 순환하도록 설치되되, 상기 온수 탱크의 내부에 채워지는 상수와 독립적으로 제2 냉각수가 순환하는 제2 냉각수 순환배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a reformer for generating hydrogen by charging a hydrocarbon-based fuel and a reaction product (Process H 2 O); and a reformer A reformer having a burner portion for supplying heat to the reformer; A fuel cell stack for producing electricity using hydrogen (H 2 ) supplied from the reformer; A hot water tank installed in the fuel cell stack so as to be spaced apart from the fuel cell stack and filled with a constant water in the inner space; A heat exchanger disposed between the hot water tank and the fuel cell stack for exchanging waste heat generated in the fuel cell stack; A first cooling water circulation pipe arranged to circulate between the fuel cell stack and the heat exchanger and through which the first cooling water for cooling the fuel cell stack circulates; And a second cooling water circulation pipe circulating between the fuel cell stack and the hot water tank, wherein the second cooling water circulates independently of the constant water filled in the hot water tank.

본 발명에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 스택을 냉각하기 위한 스택 냉각수와 배열회수를 위해 사용되는 배열회수 냉각수로 부동액을 사용함으로써, 극지방이나 동절기 등 열악한 환경에서 스택 냉각수 및 배열회수 냉각수가 얼어버리는 데 기인하여 연료전지 스택의 열 효율 및 전기 변환 효율이 급격히 저하되는 것을 미연에 방지하는 것을 통해 연료전지 스택의 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
The fuel cell system according to the present invention uses the antifreeze as the stack recovered coolant for cooling the fuel cell stack and the recovered coolant used for the recovering of the array, and thus the stack coolant and the recovered coolant freeze in a harsh environment such as the polar region or the winter season The driving reliability of the fuel cell stack can be improved by preventing the thermal efficiency and the electricity conversion efficiency of the fuel cell stack from being drastically lowered.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 온수 탱크를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 온수 탱크에 대한 변형예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 제1 냉각수 공급부를 구체적으로 나타낸 도면이다.1 is a view showing a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a concrete hot water tank of FIG. 1; FIG.
3 is a view showing a modified example of the hot water tank of FIG.
4 is a view showing a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing the first cooling water supply unit of FIG. 4 in detail.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동파 방지 효과가 우수한 연료전지 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a fuel cell system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 온수 탱크를 확대하여 나타낸 것이다.FIG. 1 is a view showing a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the hot water tank of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)은 개질기(110), 연료전지 스택(120), 온수 탱크(130), 열 교환기(140), 제1 냉각수 순환배관(150) 및 제2 냉각수 순환배관(160)을 포함한다.
1 and 2, the fuel cell system 100 according to the first embodiment of the present invention includes a reformer 110, a fuel cell stack 120, a hot water tank 130, a heat exchanger 140, A first cooling water circulation pipe 150, and a second cooling water circulation pipe 160.

개질기(110)는 탄화수소계 연료와 반응 물(Process H2O)이 투입되어 수소를 생성하는 개질부(112)와, 상기 개질부(112)의 내부에 배치되며 상기 개질부(112)에 열을 제공하는 버너부(114)를 구비한다.The reformer 110 includes a reforming unit 112 for introducing a hydrocarbon-based fuel and a reaction product (Process H 2 O) into the reforming unit 112 to generate hydrogen, a reforming unit 112 disposed inside the reforming unit 112, And a burner section 114 for providing the burner section 114. [

도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 개질부(112)는 고온 개질부, CO 변성부 및 CO 제거부를 포함할 수 있다.Although not shown in detail in the drawings, the reforming unit 112 may include a high temperature reforming unit, a CO denaturing unit, and a CO eliminating unit.

상기 버너부(114)는 개질부(112)의 내부에 배치되며, 연료의 연소를 통하여 열을 발생시킨다. 이러한 버너부(114)는 고온 개질부에서 개질 반응에 필요한 대략 700℃ 정도의 열을 제공한다.The burner unit 114 is disposed inside the reforming unit 112 and generates heat through combustion of the fuel. This burner portion 114 provides about 700 캜 of heat required for the reforming reaction in the high temperature reforming portion.

고온 개질부는 버너부(114)에서 발생되는 열을 이용하여 탄화수소계 연료와 반응 물이 반응하여 수소를 생성한다.The high-temperature reforming unit reacts with the hydrocarbon-based fuel and the reactant using heat generated in the burner unit 114 to generate hydrogen.

CO 변성부는 고온 개질부 반응시 불가피하게 발생되는 CO를, 고온 개질부 반응 후 잔류하는 H2O와 반응시켜 CO2를 생성한다.The CO-denatured part reacts CO generated inevitably in the reaction of the high-temperature reforming part with H 2 O remaining after the reaction of the high-temperature reforming part to produce CO 2 .

CO 제거부는 CO 변성부 반응 후 잔류하는 CO를 공기와 반응시켜 CO2를 생성한다.
The CO removal unit reacts CO remaining after the CO modification reaction with air to produce CO 2 .

연료전지 스택(120)은 개질기(110)로부터 공급되는 수소(H2)를 이용하여 전기를 생산한다. 즉, 연료전지 스택(120)은 연료극과 공기극이라고도 지칭되는 애노드(anode)와 캐소드(cathode)를 포함하며, 개질부(112)로부터 공급되는 수소(H2)를 이용하여 전기를 생산한다.The fuel cell stack 120 generates electricity using hydrogen (H 2 ) supplied from the reformer 110. That is, the fuel cell stack 120 includes an anode and a cathode, which are also referred to as a fuel electrode and an air electrode, and generates electricity using hydrogen (H 2 ) supplied from the reforming unit 112.

이러한 연료전지 스택(120)은 복수의 셀들이 적층되어 있으며, 수소와 공기 등의 가스가 각 셀로 공급되도록 설계되며, 각 셀은 분리판(separator)에 의하여 분리된다. 상기 연료전지 스택(120)에서는 주로 DC 전력을 생성하며, 이를 AC 전력으로 변환하기 위하여, 연료전지 시스템(100)에는 DC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 등이 포함될 수 있다.
In this fuel cell stack 120, a plurality of cells are stacked, and gas such as hydrogen and air is supplied to each cell, and each cell is separated by a separator. In the fuel cell stack 120, a DC / DC converter, a DC / AC inverter, and the like may be included in the fuel cell system 100 in order to generate mainly DC power and convert it into AC power.

온수 탱크(130)는 연료전지 스택(120)과 이격되도록 설치되며, 내부 공간에 상수가 채워진다. 이러한 온수 탱크(130)는 내부에 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이때, 온수 탱크(130)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태가 적용될 수 있다.The hot water tank 130 is installed to be spaced apart from the fuel cell stack 120, and the internal space is filled with a constant. The hot water tank 130 may have a container shape having an empty space therein. At this time, considering the ease of design, the hot water tank 130 preferably has a hexahedral shape, but is not limited thereto, and various shapes such as a cylindrical shape can be applied.

이러한 온수 탱크(130)는 상단에 각각 형성된 냉각수 주입구(P1) 및 온수 배출구(P2)와, 하단에 각각 형성된 냉각수 배출구(P3) 및 상수 주입구(P4)를 구비한다.The hot water tank 130 has a cooling water inlet P1 and a hot water outlet P2 formed at the upper end thereof and a cooling water outlet P3 and a water inlet P4 formed at the lower end thereof respectively.

냉각수 주입구(P1)로는 제2 냉각수 순환배관(160)을 순환하는 제2 냉각수를 연료전지 스택(120)의 폐열과 열 교환시킨 후, 회수되는 고온의 제2 냉각수가 주입된다. 온수 배출구(P2)로는 냉각수 주입구(P1)로 주입되는 고온의 제2 냉각수와 온수 탱크(130) 내에 채워지는 상수와의 열 교환에 의하여 데워진 온수가 배출된다. 냉각수 배출구(P3)로는 온수 탱크(130)의 내부에 채워진 상수와 열 교환하여 냉각된 제2 냉각수가 배출된다. 상수 주입구(P4)로는 외부로부터 상수가 공급된다.
The second cooling water circulating through the second cooling water circulation pipe 160 is heat-exchanged with the waste heat of the fuel cell stack 120, and the recovered second cooling water is injected into the cooling water injection port P1. Hot water heated by the heat exchange between the second cooling water of high temperature injected into the cooling water inlet port (P1) and the constant water filled in the hot water tank (130) is discharged to the hot water outlet port (P2). The second cooling water cooled by heat exchange with the constant water filled in the hot water tank 130 is discharged through the cooling water discharge port P3. A constant water is supplied from the outside to the water injection port P4.

열 교환기(140)는 온수 탱크(130)와 연료전지 스택(120) 사이에 배치되며, 상기 연료전지 스택(120)에서 발생한 폐열을 열 교환시킨다.The heat exchanger 140 is disposed between the hot water tank 130 and the fuel cell stack 120 to exchange heat generated in the fuel cell stack 120 with heat.

상기 열 교환기(140)는 제1 열 교환기(142), 제2 열 교환기(144), 제3 열 교환기(146) 및 제4 열 교환기(148)를 포함한다.The heat exchanger 140 includes a first heat exchanger 142, a second heat exchanger 144, a third heat exchanger 146 and a fourth heat exchanger 148.

제1 열 교환기(142)는 연료전지 스택(120)에서 발생하는 폐열과 온수 탱크(130)로부터 공급되는 제2 냉각수를 1차 열 교환한다.The first heat exchanger 142 performs primary heat exchange between the waste heat generated in the fuel cell stack 120 and the second cooling water supplied from the hot water tank 130.

제2 열 교환기(144)는 1차 열 교환되어 가열된 제2 냉각수와 연료전지 스택(120)을 냉각시키고 회수되는 고온의 제1 냉각수와 2차 열 교환한다.The second heat exchanger 144 exchanges the first heat exchanged and the second heat exchanged with the first cooling water recovered by the second cooling water and the fuel cell stack 120.

제3 열 교환기(146)는 버너부(114)에서 발생하는 폐열과 2차 열 교환에 의해 가열된 제2 냉각수를 3차 열 교환한다.The third heat exchanger 146 performs tertiary heat exchange between the waste heat generated in the burner unit 114 and the second cooling water heated by the secondary heat exchange.

제4 열 교환기(148)는 개질부(112)에서 발생하는 폐열과 3차 열 교환에 의해 가열된 제2 냉각수를 4차 열 교환한다.
The fourth heat exchanger 148 performs fourth heat exchange between the waste heat generated in the reforming section 112 and the second cooling water heated by the third heat exchange.

제1 냉각수 순환배관(150)은 연료전지 스택(120)과 열 교환기(140) 사이를 순환하도록 설치된다. 이러한 제1 냉각수 순환배관(150)의 내부로는 연료전지 스택(120)을 냉각하기 위한 제1 냉각수, 즉 스택 냉각수가 순환한다.
The first cooling water circulation pipe 150 is installed to circulate between the fuel cell stack 120 and the heat exchanger 140. A first cooling water for cooling the fuel cell stack 120, that is, a stack cooling water circulates inside the first cooling water circulation pipe 150.

제2 냉각수 순환배관(160)은 연료전지 스택(120)과 온수 탱크(130) 사이를 순환하도록 설치된다. 이러한 제2 냉각수 순환배관(160)으로는 온수 탱크(130)의 내부에 채워지는 상수와 독립적으로 순환하는 제2 냉각수, 즉 배열회수 냉각수가 공급된다.The second cooling water circulation pipe 160 is installed to circulate between the fuel cell stack 120 and the hot water tank 130. The second cooling water circulation pipe 160 is supplied with the second cooling water circulating independently of the constant that is filled in the hot water tank 130, that is, the arrangement recovery cooling water.

구체적으로 설명하면, 제2 냉각수 순환배관(160)은 열 교환기(140)와 온수 탱크 사이(130)를 순환하도록 설치된 제2 냉각수 외부 순환배관(162)과, 일단은 온수 탱크(130)의 냉각수 주입구(P1)와 연통하고, 타단은 냉각수 배출구(P3)와 연통되어, 상기 제2 냉각수 외부 순환배관(162)과 연결되는 제2 냉각수 내부 순환배관(164)을 포함한다. 따라서, 제2 냉각수는 온수 탱크(130)의 내부에 삽입 배치되는 제2 냉각수 내부 순환배관(164)의 내부를 순환함으로써, 온수 탱크(130)의 내부에 채워지는 상수와 혼합되지 않으면서 독립적인 순환이 이루어질 수 있다.Specifically, the second cooling water circulation pipe 160 includes a second cooling water external circulation pipe 162 installed to circulate between the heat exchanger 140 and the hot water tank 130, And a second cooling water internal circulation pipe 164 communicating with the injection port P1 and the other end communicating with the cooling water discharge port P3 and connected to the second cooling water external circulation pipe 162. [ Therefore, the second cooling water is circulated in the second cooling water internal circulation pipe 164 inserted in the hot water tank 130, so that the second cooling water is not mixed with the constant that is filled in the hot water tank 130, Circulation can be achieved.

이때, 제1 및 제2 냉각수 각각은 부동액을 이용하는 것이 바람직한데, 이는 극지방이나 동절기 등 열악한 환경에서 스택 냉각수인 제1 냉각수와 배열회수 냉각수인 제2 냉각수가 얼어버리는 데 기인하여 연료전지 스택(120)의 열 효율 및 전기 변환 효율이 급격히 저하되는 것을 미연에 방지하기 위함이다.At this time, it is preferable that each of the first and second cooling water use an antifreeze liquid. This is because the first cooling water, which is the stack cooling water, and the second cooling water, which is the arrangement recovering cooling water, are frozen in a harsh environment such as the polar region or the winter season, And the electric conversion efficiency of the electric power conversion device of the present invention.

상기 부동액으로는 에틸알코올(ethyl alcohol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 염화칼슘 수용액(calcium chloride aqueous solution), 염화마그네슘 수용액(magnesium chloride aqueous solution)계열 등에서 선택된 하나 이상을 이용하는 것이 바람직하다.
The antifreeze is preferably at least one selected from the group consisting of ethyl alcohol, ethylene glycol, calcium chloride aqueous solution and magnesium chloride aqueous solution.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 동파 방지 효과가 우수한 연료전지 시스템(100)은 프록스 반응기(170), 버너 배가스 배출배관(175) 및 스택 배가스 재순환 배관(180)을 더 포함한다.
Meanwhile, the fuel cell system 100 having the excellent frost preventing effect according to the first embodiment of the present invention further includes a proxy reactor 170, a burner flue gas exhaust pipe 175, and a stack exhaust gas recirculation pipe 180.

프록스 반응기(170)는 개질기(110)와 제4 열 교환기(148) 사이에 장착되어 있을 수 있다. 이러한 프록스 반응기(170)는 개질 반응을 통해 생성된 고온의 수소가스내의 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시켜 개질가스 내의 일산화탄소 농도를 저감시키는 역할을 한다.
The proxy reactor 170 may be mounted between the reformer 110 and the fourth heat exchanger 148. The prox- imal reactor 170 converts carbon monoxide in the high-temperature hydrogen gas produced through the reforming reaction into carbon dioxide, thereby reducing the concentration of carbon monoxide in the reformed gas.

버너 배가스 배출배관(175)은 버너부(114)의 운전에 의해 생성되는 버너 배가스를 배출하기 위한 목적으로 설계된다. 이러한 버너 배가스 배출배관(175)은 일단이 버너부(114)의 출측에 연결되고, 타단이 제3 열교환기(146)의 출측에 연결되어 있을 수 있다.
The burner exhaust gas discharge pipe 175 is designed for discharging the burner exhaust gas generated by the operation of the burner unit 114. One end of the burner exhaust gas discharge pipe 175 may be connected to the outlet of the burner unit 114 and the other end thereof may be connected to the outlet of the third heat exchanger 146.

스택 배가스 재순환 배관(180)은 연료전지 스택(120)에서 발생하는 폐열을 제1 열 교환기(142)와 1차 열 교환하는 과정에서 발생하는 스택 배가스 내에 함유된 수소를 재사용하기 위해 버너부로 재공급되어 버너의 연료로 활용하기 위한 목적으로 설계된다. 이러한 스택 배가스 재순환 배관(180)은 일단이 버너부(114)의 입측에 연결되고, 타단이 제1 열 교환기(142)의 출측에 연결되어 있을 수 있다.
The stacked flue gas recycle piping 180 is supplied again to the burner unit to reuse the hydrogen contained in the stacked flue gas generated in the process of performing the first heat exchange with the waste heat generated in the fuel cell stack 120 with the first heat exchanger 142 And is designed to be used as fuel for the burner. One end of the stacked flue gas recycle piping 180 may be connected to the inlet of the burner unit 114 and the other end thereof may be connected to the outlet of the first heat exchanger 142.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 스택을 냉각하기 위한 스택 냉각수인 제1 냉각수와, 배열회수를 위해 사용되는 배열회수 냉각수인 제2 냉각수로 부동액을 각각 사용함으로써, 극지방이나 동절기 등 열악한 환경에서 스택 냉각수 및 배열회수 냉각수가 얼어버리는 데 기인하여 연료전지 스택의 열 효율 및 전기 변환 효율이 급격히 저하되는 것을 미연에 방지하는 것을 통해 연료전지 스택의 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
The fuel cell system according to the first embodiment of the present invention uses the antifreezing liquid as the first cooling water as the stack cooling water for cooling the fuel cell stack and the second cooling water as the arrangement recovery cooling water used for the arrangement recovery, It is possible to improve the driving reliability of the fuel cell stack by preventing the thermal efficiency and the electricity conversion efficiency of the fuel cell stack from being drastically lowered due to freezing of the cooling water for stack cooling water and the cooling water for recovering the arrangement in a harsh environment, have.

도 3은 도 1의 온수 탱크에 대한 변형예를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a modified example of the hot water tank of FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 온수 탱크(130)의 내부에 배치되는 제2 냉각수 내부 순환배관(164)은 적어도 1회 이상 권선되는 코일 형태(coil type)로 형성될 수 있다. 이때, 제2 냉각수 내부 순환배관(164)의 내부를 순환하는 제2 냉각수는 온수 탱크(130)의 내부에 채워지는 상수와 섞이지 않도록 독립적으로 순환하게 된다.As shown in FIG. 3, the second cooling water internal circulation pipe 164 disposed inside the hot water tank 130 may be formed as a coil type coiled at least one time. At this time, the second cooling water circulating inside the second cooling water internal circulation pipe 164 is independently circulated so as not to be mixed with the constant water filled in the hot water tank 130.

이와 같이, 제2 냉각수 내부 순환배관(164)을 적어도 1회 이상 권선되는 코일 형태로 형성할 경우, 온수 탱크(130)의 내부에 삽입 배치되는 제2 냉각수 내부 순환배관(164)의 내부를 순환하는 제2 냉각수의 유동 경로가 확장되는 효과로 온수 탱크(130)에 채워진 상수와의 열 교환 시간을 충분히 확보할 수 있는 이점이 있다.
When the second cooling water internal circulation pipe 164 is formed in a coil shape that is wound at least once, the inside of the second cooling water internal circulation pipe 164 inserted into the inside of the hot water tank 130 is circulated The heat exchanging time with the constant water filled in the hot water tank 130 can be sufficiently secured by the effect that the flow path of the second cooling water is expanded.

한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다. 이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템은 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템과 실질적으로 동일한바, 중복 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 간략히 설명하도록 한다.4 is a view illustrating a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention. Here, the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention is substantially the same as the fuel cell system according to the first embodiment, and redundant description will be omitted and only the differences will be briefly described.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 개질기(210), 연료전지 스택(220), 온수 탱크(230), 열 교환기(240), 제1 냉각수 순환배관(250) 및 제2 냉각수 순환배관(260)과 더불어, 제1 냉각수 공급부(290), 제2 냉각수 공급부(292), 냉각 팬(294), 제1 냉각수 펌프(296) 및 제2 냉각수 펌프(298)를 더 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 4, the fuel cell system 200 according to the second embodiment of the present invention includes a reformer 210, a fuel cell stack 220, a hot water tank 230, a heat exchanger 240, The first cooling water supply unit 290, the second cooling water supply unit 292, the cooling fan 294, the first cooling water pump 296, and the second cooling water pump 296, as well as the pipe 250 and the second cooling water circulation pipe 260. [ (298).

제1 냉각수 공급부(290)는 제1 냉각수 순환배관(250)과 연통하도록 설치되어, 제1 냉각수 순환배관(250)으로 제1 냉각수를 공급한다. 그리고, 제2 냉각수 공급부(292)는 제2 냉각수 순환배관(260)과 연통하도록 설치되어, 제2 냉각수 순환배관(260)으로 제2 냉각수를 공급한다.The first cooling water supply unit 290 is provided to communicate with the first cooling water circulation pipe 250 and supplies the first cooling water to the first cooling water circulation pipe 250. The second cooling water supply unit 292 is provided to communicate with the second cooling water circulation pipe 260 and supplies the second cooling water to the second cooling water circulation pipe 260.

이때, 도 5는 도 4의 제1 냉각수 공급부를 구체적으로 나타낸 도면으로, 이를 참조하면, 제1 냉각수 공급부(290)는 제1 냉각수 공급배관(290a), 제1 냉각수 저장탱크(290b) 및 제1 밸브 제어기(290c)를 포함한다.4, the first cooling water supply unit 290 includes a first cooling water supply pipe 290a, a first cooling water storage tank 290b, and a second cooling water supply pipe 290b. 1 valve controller 290c.

상기 제1 냉각수 공급배관(290a)은 제1 냉각수 순환배관(250)과 연통하는 제1 솔레노이드 밸브(SV1)를 구비한다. 이러한 제1 냉각수 공급배관(290a)은 제1 솔레노이드 밸브(SV1)에 의해 제1 냉각수 순환배관(250)과 연결되거나, 또는 분리될 수 있다.The first cooling water supply pipe 290a includes a first solenoid valve SV1 communicating with the first cooling water circulation pipe 250. [ The first cooling water supply pipe 290a may be connected to or separated from the first cooling water circulation pipe 250 by the first solenoid valve SV1.

상기 제1 냉각수 저장탱크(290b)는 제1 냉각수 공급배관(290a)으로 공급되는 제1 냉각수가 저장된다. 특히, 제1 냉각수로는 부동액을 이용하는 것이 바람직하다.The first cooling water storage tank 290b stores the first cooling water supplied to the first cooling water supply pipe 290a. Particularly, it is preferable to use an antifreeze as the first cooling water.

상기 제1 밸브 제어기(290c)는 제1 구동 신호에 응답하여 제1 솔레노이드 밸브(SV1)를 개방시켜 제1 냉각수 순환배관(250)으로 제1 냉각수가 공급되도록 제어하는 역할을 한다.
The first valve controller 290c opens the first solenoid valve SV1 in response to the first driving signal and controls the first cooling water circulation pipe 250 to supply the first cooling water.

도면으로 도시하지는 않았지만, 제2 냉각수 공급부(292)는 제2 냉각수 공급배관(미도시), 제2 냉각수 저장탱크(미도시) 및 제2 밸브 제어기(미도시)를 포함한다.Although not shown in the drawing, the second cooling water supply unit 292 includes a second cooling water supply pipe (not shown), a second cooling water storage tank (not shown) and a second valve controller (not shown).

상기 제2 냉각수 공급배관은 제2 냉각수 순환배관(260)과 연통하는 제2 솔레노이드 밸브를 구비한다. 이러한 제2 냉각수 공급배관은 제2 솔레노이드 밸브에 의해 제2 냉각수 순환배관(260)과 연결되거나, 또는 분리될 수 있다.The second cooling water supply pipe has a second solenoid valve communicating with the second cooling water circulation pipe (260). The second cooling water supply pipe may be connected to the second cooling water circulation pipe 260 by the second solenoid valve, or may be separated.

상기 제2 냉각수 저장탱크는 제2 냉각수 공급배관으로 공급되는 제2 냉각수가 저장된다. 특히, 제2 냉각수로는 부동액을 이용하는 것이 바람직하다.The second cooling water storage tank stores a second cooling water supplied to the second cooling water supply pipe. Particularly, it is preferable to use an antifreeze as the second cooling water.

상기 제2 밸브 제어기는 제2 구동 신호에 응답하여 제2 솔레노이드 밸브를 개방시켜 제2 냉각수 순환배관(260)으로 제2 냉각수가 공급되도록 제어하는 역할을 한다.
The second valve controller controls the second cooling water to be supplied to the second cooling water circulation pipe 260 by opening the second solenoid valve in response to the second driving signal.

냉각 팬(294)은 온수 탱크(230)의 출측에 배치되는 제2 냉각수 순환배관(260)에 장착되어, 상기 온수 탱크(230)를 통과하는 제2 냉각수의 온도를 낮추는 역할을 한다.
The cooling fan 294 is installed in the second cooling water circulation pipe 260 disposed on the outlet side of the hot water tank 230 and serves to lower the temperature of the second cooling water passing through the hot water tank 230.

제1 냉각수 펌프(296)는 제1 냉각수 순환배관(250)에 장착되어, 상기 제1 냉각수 순환배관(250)의 내부를 순환하는 제1 냉각수를 펌핑하는 역할을 한다.
The first cooling water pump 296 is installed in the first cooling water circulation pipe 250 and functions to pump the first cooling water circulating in the first cooling water circulation pipe 250.

제2 냉각수 펌프(298)는 제2 냉각수 순환배관(260)에 장착되어, 상기 제2 냉각수 순환배관(260)의 내부를 순환하는 제2 냉각수를 펌핑하는 역할을 한다.
The second cooling water pump 298 is mounted on the second cooling water circulation pipe 260 and functions to pump the second cooling water circulating in the second cooling water circulation pipe 260.

전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템은 제1 및 제2 냉각수 공급부에 저장된 스택 냉각수인 제1 냉각수와 배열회수 냉각수인 제2 냉각수로 부동액을 이용함으로써, 극지방이나 동절기 등 열악한 환경에서 스택 냉각수 및 배열회수 냉각수가 얼어버리는 데 기인하여 연료전지 스택의 열 효율 및 전기 변환 효율이 급격히 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
The fuel cell system according to the second embodiment of the present invention uses the antifreeze as the first cooling water as the stack cooling water and the second cooling water as the arrangement recovering cooling water stored in the first and second cooling water supply units, It is possible to prevent the thermal efficiency and the electricity conversion efficiency of the fuel cell stack from being drastically deteriorated due to freezing of the stack cooling water and the arrangement recovered cooling water.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

100, 200 : 연료전지 시스템 110, 210 : 개질기
112, 212 : 개질부 114, 214 : 버너부
120, 220 : 연료전지 스택 130, 230 : 온수 탱크
140, 240 : 열 교환기 150, 250 : 제1 냉각수 순환배관
160, 260 : 제2 냉각수 순환배관 170, 270 : 프록스 반응기
175, 275 : 버너 배가스 배출배관 180, 280 : 스택 배가스 재순환 배관
290 : 제1 냉각수 공급부 292 : 제2 냉각수 공급부
294 : 냉각 팬 296 : 제1 냉각수 펌프
298 : 제2 냉각수 펌프 P1 : 냉각수 주입구
P2 : 온수 배출구 P3 : 냉각수 배출구
P4 : 상수 주입구100, 200: fuel cell system 110, 210: reformer
112, 212: reforming section 114, 214: burner section
120, 220: fuel cell stack 130, 230: hot water tank
140, 240: heat exchanger 150, 250: first cooling water circulation pipe
160, 260: Second cooling water circulation pipe 170, 270: Proxy reactor
175, 275: Burner flue gas exhaust piping 180, 280: Stack flue gas recirculation piping
290: first cooling water supply part 292: second cooling water supply part
294: Cooling fan 296: First coolant pump
298: Second cooling water pump P1: Cooling water inlet
P2: Hot water outlet P3: Cool water outlet
P4:

Claims (16)

탄화수소계 연료와 반응 물(Process H2O)이 투입되어 수소를 생성하는 개질부와, 상기 개질부의 내부에 배치되며 상기 개질부에 열을 제공하는 버너부를 구비하는 개질기;
상기 개질기로부터 공급되는 수소(H2)를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지 스택;
상기 연료전지 스택과 이격되도록 설치되며, 내부 공간에 상수가 채워지는 온수 탱크;
상기 온수 탱크와 연료전지 스택 사이에 배치되며, 상기 연료전지 스택에서 발생한 폐열을 열 교환시키는 열 교환기;
상기 연료전지 스택과 열 교환기 사이를 순환하도록 설치되어, 상기 연료전지 스택을 냉각하는 제1 냉각수가 순환하는 제1 냉각수 순환배관; 및
상기 연료전지 스택과 온수 탱크 사이를 순환하도록 설치되되, 상기 온수 탱크의 내부에 채워지는 상수와 독립적으로 제2 냉각수가 순환하는 제2 냉각수 순환배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
A reformer for injecting a hydrocarbon-based fuel and a reaction product (Process H 2 O) to generate hydrogen; and a burner portion disposed inside the reformer and providing heat to the reformer;
A fuel cell stack for producing electricity using hydrogen (H 2 ) supplied from the reformer;
A hot water tank installed in the fuel cell stack so as to be spaced apart from the fuel cell stack and filled with a constant water in the inner space;
A heat exchanger disposed between the hot water tank and the fuel cell stack for exchanging waste heat generated in the fuel cell stack;
A first cooling water circulation pipe arranged to circulate between the fuel cell stack and the heat exchanger and through which the first cooling water for cooling the fuel cell stack circulates; And
And a second cooling water circulation pipe arranged to circulate between the fuel cell stack and the hot water tank, wherein the second cooling water circulates independently of the constant water filled in the hot water tank.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 냉각수 각각은
부동액인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
Each of the first and second cooling water
Fuel cell system.
제2항에 있어서,
상기 부동액은
에틸알코올(ethyl alcohol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 염화칼슘 수용액(calcium chloride aqueous solution) 및 염화마그네슘 수용액(magnesium chloride aqueous solution)계열 중 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
3. The method of claim 2,
The anti-
Wherein the fuel cell system comprises at least one selected from the group consisting of ethyl alcohol, ethylene glycol, calcium chloride aqueous solution and magnesium chloride aqueous solution.
제1항에 있어서,
상기 열 교환기는
상기 연료전지 스택에서 발생하는 폐열과 온수 탱크로부터 공급되는 제2 냉각수를 1차 열 교환하는 제1 열 교환기와,
상기 1차 열 교환되어 가열된 제2 냉각수와 상기 연료전지 스택을 냉각시키고 회수되는 고온의 제1 냉각수와 2차 열 교환하는 제2 열 교환기와,
상기 버너부에서 발생하는 폐열과 상기 2차 열 교환에 의해 가열된 제2 냉각수를 3차 열 교환하는 제3 열 교환기와,
상기 개질부에서 발생하는 폐열과 상기 3차 열 교환에 의해 가열된 제2 냉각수를 4차 열 교환하는 제4 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The heat exchanger
A first heat exchanger for performing first heat exchange between waste heat generated in the fuel cell stack and second cooling water supplied from a hot water tank,
A second heat exchanger for performing secondary heat exchange with the first cooling water heated by the first heat exchange and the first cooling water recovered by cooling the fuel cell stack,
A third heat exchanger for performing tertiary heat exchange between the waste heat generated in the burner part and the second cooling water heated by the secondary heat exchange,
And a fourth heat exchanger for performing fourth heat exchange between the waste heat generated in the reformer and the second cooling water heated by the tertiary heat exchange.
제4항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은
상기 개질기와 제4 열 교환기 사이에 장착된 프록스 반응기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
5. The method of claim 4,
The fuel cell system
Further comprising a prox- imal reactor mounted between the reformer and the fourth heat exchanger.
제4항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은
상기 버너부의 운전에 의해 생성되는 버너 배가스를 배출하기 위한 버너 배가스 배출배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
5. The method of claim 4,
The fuel cell system
And a burner exhaust gas discharge pipe for discharging the burner exhaust gas generated by the operation of the burner unit.
제6항에 있어서,
상기 버너 배가스 배출배관은
일단은 상기 버너부의 출측에 연결되고, 타단은 상기 제3 열 교환기의 출측에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 6,
The burner exhaust gas discharge pipe
Wherein one end is connected to the outlet of the burner portion and the other end is connected to the outlet of the third heat exchanger.
제4항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은
상기 연료전지 스택에서 발생하는 폐열을 상기 제1 열 교환기와 1차 열 교환되어 발생되는 스택 배가스 내 함유된 수소를 버너부의 연료로 재사용하기 위한 스택 배가스 재순환 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
5. The method of claim 4,
The fuel cell system
Further comprising a stack exhaust gas recycling line for reusing the hydrogen contained in the stack exhaust gas generated as a result of the first heat exchange with the waste heat generated in the fuel cell stack as the fuel of the burner part, system.
제1항에 있어서,
상기 온수 탱크는
상단에 각각 장착된 냉각수 주입구 및 온수 배출구와,
하단에 각각 장착된 냉각수 배출구 및 상수 주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The hot water tank
A cooling water inlet and a hot water outlet,
And a cooling water outlet and a water inlet, respectively, mounted on the lower end of the fuel cell system.
제9항에 있어서,
상기 제2 냉각수 순환배관은
상기 열 교환기와 온수 탱크 사이를 순환하도록 설치된 제2 냉각수 외부 순환배관과,
일단은 상기 온수 탱크의 냉각수 주입구와 연통하고, 타단은 상기 냉각수 배출구와 연통되어, 상기 제2 냉각수 외부 순환배관과 연결되는 제2 냉각수 내부 순환배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
10. The method of claim 9,
The second cooling water circulation pipe
A second cooling water external circulation pipe installed to circulate between the heat exchanger and the hot water tank,
And a second cooling water internal circulation pipe communicated with the cooling water inlet of the hot water tank at one end and communicated with the cooling water outlet at the other end and connected to the external cooling water pipe.
제10항에 있어서,
상기 제2 냉각수 내부 순환배관은
적어도 1회 이상 권선되는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
11. The method of claim 10,
The circulation pipe inside the second cooling water
Wherein the fuel cell system is configured to be wound at least once.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은
상기 제1 냉각수 순환배관으로 제1 냉각수를 공급하는 제1 냉각수 공급부와,
상기 제2 냉각수 순환배관으로 제2 냉각수를 공급하는 제2 냉각수 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The fuel cell system
A first cooling water supply unit for supplying the first cooling water to the first cooling water circulation pipe,
And a second cooling water supply unit for supplying the second cooling water to the second cooling water circulation pipe.
제12항에 있어서,
상기 제1 냉각수 공급부는
상기 제1 냉각수 순환배관과 연통하는 제1 솔레노이드 밸브를 구비하는 제1 냉각수 공급배관과,
상기 제1 냉각수 공급배관으로 공급되는 제1 냉각수가 저장되는 제1 냉각수 저장탱크와,
제1 구동 신호에 응답하여 상기 제1 솔레노이드 밸브를 개방시켜 상기 제1 냉각수 순환배관으로 제1 냉각수가 공급되도록 제어하는 제1 밸브 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
13. The method of claim 12,
The first cooling water supply unit
A first cooling water supply pipe having a first solenoid valve communicating with the first cooling water circulation pipe,
A first cooling water storage tank in which first cooling water supplied to the first cooling water supply pipe is stored,
And a first valve controller for controlling the first cooling water to be supplied to the first cooling water circulation pipe by opening the first solenoid valve in response to the first driving signal.
제12항에 있어서,
상기 제2 냉각수 공급부는
상기 제2 냉각수 순환배관과 연통하는 제2 솔레노이드 밸브를 구비하는 제2 냉각수 공급배관과,
상기 제2 냉각수 공급배관으로 공급되는 제2 냉각수가 저장되는 제2 냉각수 저장탱크와,
제2 구동 신호에 응답하여 상기 제2 솔레노이드 밸브를 개방시켜 상기 제2 냉각수 순환배관으로 제2 냉각수가 공급되도록 제어하는 제2 밸브 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
13. The method of claim 12,
The second cooling water supply unit
A second cooling water supply pipe having a second solenoid valve communicating with the second cooling water circulation pipe,
A second cooling water storage tank in which the second cooling water supplied to the second cooling water supply pipe is stored,
And a second valve controller for controlling the second cooling water to be supplied to the second cooling water circulation pipe by opening the second solenoid valve in response to the second drive signal.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은
상기 온수 탱크의 출측에 배치되는 제2 냉각수 순환배관에 장착되어, 상기 온수 탱크를 통과하는 제2 냉각수의 온도를 낮추기 위한 냉각 팬과,
상기 제1 냉각수 순환배관에 장착되어, 상기 제1 냉각수 순환배관의 내부를 순환하는 제1 냉각수를 펌핑하는 제1 냉각수 펌프와,
상기 제2 냉각수 순환배관에 장착되어, 상기 제2 냉각수 순환배관의 내부를 순환하는 제2 냉각수를 펌핑하는 제2 냉각수 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The fuel cell system
A cooling fan mounted on a second cooling water circulation pipe disposed on the outflow side of the hot water tank for lowering the temperature of the second cooling water passing through the hot water tank,
A first cooling water pump installed in the first cooling water circulation pipe for pumping a first cooling water circulating in the first cooling water circulation pipe,
Further comprising a second cooling water pump mounted on the second cooling water circulation pipe for pumping a second cooling water circulating inside the second cooling water circulation pipe.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 연료전지 시스템을 구동하는 방법으로써,
상기 연료전지 스택과 열 교환기 사이에 장착되는 제1 냉각수 순환배관으로 제1 냉각수가 순환하도록 하고, 상기 열 교환기와 온수 탱크 사이에 장착되는 제2 냉각수 순환배관으로 제2 냉각수가 순환하도록 하되, 상기 제1 및 제2 냉각수 각각을 부동액을 이용하여 상기 제1 및 제2 냉각수 순환배관이 동파되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 구동 방법.16. A method for driving the fuel cell system according to any one of claims 1 to 15,
The first cooling water is circulated through the first cooling water circulation pipe installed between the fuel cell stack and the heat exchanger and the second cooling water circulates through the second cooling water circulation pipe installed between the heat exchanger and the hot water tank, And the first and second cooling water are prevented from being frozen in the first and second cooling water circulation pipes by using an antifreeze.
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KR20200129020A (en) * 2019-05-07 2020-11-17 한양대학교 에리카산학협력단 Outdoor dust capture device and driving method for the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108461777A (en) * 2018-03-16 2018-08-28 北京亿华通科技股份有限公司 A kind of heat treatment system for fuel cell pack
CN108461777B (en) * 2018-03-16 2024-03-22 北京亿华通科技股份有限公司 Heat treatment system for fuel cell stack
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