KR20140145890A - A performance test system for fuelcell - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for supplying a constant-temperature and constant-pressure gas for a fuel cell performance evaluating system, in which a test condition of a fuel cell is not varied, so that a performance evaluation for the fuel cell can be accurately performed, a failure rate, which may be generated during washing a line, can be minimized, and a constant level of performance can be maintained. The apparatus comprises: a test unit equipped with a fuel cell and electrically connected to the fuel cell; a hydrogen supply unit including a hydrogen humidifier humidifying a hydrogen gas at set temperature to supply the hydrogen gas to the test unit, a flux controller controlling the hydrogen gas at a set flux to supply the hydrogen gas to the hydrogen humidifier, and a hydrogen storage tank storing the hydrogen gas to supply the hydrogen gas to the flux controller; an oxygen supply unit including an oxygen humidifier humidifying an oxygen gas at set temperature to supply the oxygen gas to the test unit, a flux controller controlling the oxygen gas at a set flux to supply the oxygen gas to the oxygen humidifier, and an oxygen storage tank storing the oxygen gas to supply the oxygen gas to the flux controller; and a water supply unit supplying water to the hydrogen humidifier and the oxygen humidifier such that water inside the hydrogen humidifier and the oxygen humidifier is maintained within a set range.

Description

연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치 및 방법{A performance test system for fuelcell}Technical Field [0001] The present invention relates to a fuel cell performance evaluation apparatus,

본 발명은, 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지의 검사 조건이 가변되지 않아 정확한 연료전지의 성능 평가가 가능하고, 라인 세척시 발생될 수 있는 고장율을 최소화 하며, 항시 일정 수준의 성능이 유지될 수 있는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a constant temperature and pressure gas supply device for a fuel cell performance evaluation apparatus, and more particularly, to a fuel cell performance evaluation apparatus capable of accurately evaluating the performance of a fuel cell without varying inspection conditions of the fuel cell, To a constant temperature and pressure gas supply device of a fuel cell performance evaluation apparatus capable of maintaining a constant level of performance at all times.

연료전지는 메탄올이나 천연가스 등 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소를 연료로 하여 일어나는 전기화학 반응에 의하여 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전시스템으로서 기존의 연소 기관이나 충·방전형 전지와는 달리 고효율의 청정에너지 변환장치이며, 연소과정 없이 연료가스와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 갖고 있다.A fuel cell is a power generation system that converts chemical energy directly into electric energy by electrochemical reaction that takes place with hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol or natural gas and oxygen in the air as fuel. Unlike a discharge cell, it is a high-efficiency clean energy conversion device. It can simultaneously use electricity generated by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, and heat as a by-product, without a combustion process.

상기 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 알칼리형, 인산형, 용융탄산염, 고체산화물 및 고분자 전해질 연료전지로 분류되며, 여러 종류의 연료전지 중에서 고분자 전해질 연료전지는, 고체인 고분자를 전해질로 사용하기 때문에 전해질 관리가 용이하고 전해질에 의한 부식이나 전해질의 증발 위험이 없으며, 단위 면적당 높은 전류밀도를 얻을 수 있는 특징이 있다.The fuel cell is classified into an alkali type, a phosphoric acid type, a molten carbonate, a solid oxide and a polymer electrolyte fuel cell depending on the type of the electrolyte used. Among the various types of fuel cells, the polymer electrolyte fuel cell comprises a solid polymer as an electrolyte It is easy to manage the electrolyte, and there is no risk of corrosion by electrolytes or evaporation of electrolytes, and high current density per unit area can be obtained.

그리고, 고분자 전해질 연료전지는 타 연료전지에 비하여 출력특성이 월등히 높은 동시에 작동 온도가 낮을 뿐 아니라, 설비 유지 및 보수가 간편하고, 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 연료로서 수소 이외의 메탄올이나 에탄올, 천연가스 등을 개질하여 사용할 수 있기 때문에, 연료의 수송과 저장이 용이하여 자동차용 등과 같은 이동용 전원이나 주택과 공공 건물 등의 분산용 전원 및 전자기기용 소형전원으로 이용하기 위하여 개발이 활발히 추진되고 있다.In addition, the polymer electrolyte fuel cell has a remarkably high output characteristic as compared with other fuel cells, has a low operating temperature, is easy to maintain and repair, has a quick start and response characteristic, and uses methanol, ethanol, Natural gas, etc., it is easy to transport and store fuel, so that development is being actively promoted for use as a mobile power source such as automobile, a dispersing power source for houses and public buildings, and a small power source for an electronic device .

상기 고분자 전해질 연료전지 스택 본체는, 고분자 이온교환막인 고체의 전해질막을 중심으로 그 양쪽면에 연료극 및 공기극을 열간 가압에 의하여 부착시킨 단위 전지로 이루어지며, 상기의 단위 전지를 여러 층으로 적층하여 수 W에서 수백 KW에 이르는 연료전지 발전시스템을 구성하게 된다.The polymer electrolyte fuel cell stack main body is composed of a unit cell in which a fuel electrode and an air electrode are attached to both sides of a solid electrolyte membrane as a polymer ion exchange membrane by hot pressing, W to several hundred kW of fuel cell power generation system.

고분자 전해질 연료전지를 구성하는 단위 전지에서 전기가 생성되는 과정은 다음과 같다. 고분자 전해질 연료전지의 연료 중에 함유된 수소 가스가 연료극의 표면에서 촉매와의 반응을 통하여 전자를 빼앗겨 수소 이온이 되고, 이 수소 이온들은 전해질막을 통과하여 연료극 반대측의 공기극으로 이동하게 되는 동시에, 촉매 반응으로 생성된 전자들은 외부 회로를 따라 이동함으로써 전기가 생성 된다.The process of electricity generation in a unit cell constituting a polymer electrolyte fuel cell is as follows. The hydrogen gas contained in the fuel of the polymer electrolyte fuel cell is absorbed by the reaction with the catalyst on the surface of the fuel electrode to become hydrogen ions that pass through the electrolyte membrane to the air electrode on the opposite side of the fuel electrode, Electrons are generated by moving along the external circuit.

한편, 외부 회로를 따라 공기극으로 이동한 전자는 산소 가스를 환원시켜 산소 이온으로 변화시키고, 이 산소 이온은 상기 전해질막을 통과하여 공기극으로 이동한 수소 이온과 공기극 표면에서 반응함으로써 물을 생성하게 된다.On the other hand, the electrons moved to the air electrode along the external circuit reduce oxygen gas to oxygen ions, and the oxygen ions react with the hydrogen ions passing through the electrolyte membrane and moved to the air electrode to generate water.

즉, 고분자 전해질 연료전지의 이온 전도성 전해질막은 양극과 전해질 계면의 촉매 표면에서 생성된 수소 양이온을 음극과 전해질 계면의 촉매 표면으로 이동시켜 음극으로 공급되는 산소와 양극으로부터 외부회로를 따라 이동해 온 전자가 반응하여 물을 생성하도록 해준다.That is, the ion conductive electrolyte membrane of the polymer electrolyte fuel cell moves the hydrogen cations generated on the catalyst surface at the interface between the anode and the electrolyte to the surface of the catalyst at the cathode and the electrolyte interface so that the electrons moved along the external circuit from the oxygen and the anode supplied to the cathode It reacts to produce water.

이때, 상기 전해질막은 적절히 수분을 함유하고 있어야 하며, 반응 온도도 전해질의 성능이 저하되지 않는 범위에서 가능한 고온을 유지하여야 수소 원자의 이온화, 수소 이온의 전도, 물생성 반응이 연속적으로 용이하게 일어날 수 있기 때문에, 항시 고온의 가스를 공급해주어야 한다.At this time, the electrolyte membrane should appropriately contain moisture, and the reaction temperature must be kept as high as possible within a range in which the performance of the electrolyte does not deteriorate, so that ionization of hydrogen atoms, conduction of hydrogen ions, Therefore, always supply high temperature gas.

따라서, 제작중이거나 제작된 연료전지의 성능 평가와 최적의 에너지 변환을 위한 운전 조건을 실제 상태와 같은 실험조건에서 찾을 수 있도록 연료전지의 실험과 성능 평가를 위한 장치는 항온 항압 기능을 갖추고 있어야 한다.Therefore, the device for testing and evaluating the performance of the fuel cell should be equipped with a constant temperature and pressure function so that the performance evaluation of the fuel cell being manufactured or fabricated and the operation condition for the optimum energy conversion can be found under the experimental condition such as the actual state .

그러나, 종래의 장치는 이러한 항온 항압 기능은 갖추고 있었으나, 가습기 내부에서 증발되는 물을 보충할 때 가습기 내부의 온도 변화에 용이하게 대처하지 못하는 문제가 있었으며, 또한 종래의 장치는 대부분 단기간의 성능 실험을 위주로 한 것으로서, 장시간 걸친 성능 실험을 할 경우에 발생할 수 있는 가습기 내부의 오염을 제거하기 위하여 가습기를 전체 장치로부터 탈거하여 수동으로 세척하는 등 별도의 인력 및 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.However, the conventional apparatus has such a constant temperature and pressure function. However, when the water evaporated in the humidifier is replenished, there is a problem that it can not cope with the temperature change inside the humidifier. In addition, The humidifier is manually removed from the entire apparatus in order to remove the contamination inside the humidifier which may occur when performing the performance test over a long period of time.

한국등록특허 제10-0381531호(등록번호) 2003.04.10Korean Registered Patent No. 10-0381531 (Registration No.) 2003.04.10

본 발명은, 일정 온도와 일정 유량의 수소 가스 및 산소 가스가 연료전지에 공급되므로, 연료전지의 검사 조건이 가변되지 않아 정확한 연료전지의 성능 평가가 가능한 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a fuel cell performance evaluating apparatus capable of accurately evaluating the performance of a fuel cell because hydrogen gas and oxygen gas at constant temperature and constant flow rate are supplied to the fuel cell, The purpose is to provide.

또한, 본 발명은, 수소 가습기 및 산소 가습기에 물을 공급할 때, 온도의 변화가 거의 없어 연료전지의 검사 조건이 가변되지 않아 정확한 연료전지의 성능 평가가 가능한 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention also provides a fuel cell performance evaluating apparatus capable of accurately evaluating the performance of a fuel cell because the temperature of the fuel cell is not changed when the water is supplied to the hydrogen humidifier and the oxygen humidifier, The purpose of the device is to provide.

또한, 본 발명은, 가압과 드레인을 이용한 세척 방법을 이용함으로써, 세척시 발생될 수 있는 고장율을 최소화 할 수 있고, 가동 시간에 따라 자동적으로 세척이 진행되므로 항시 일정 수준의 성능이 유지될 수 있는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention can minimize the failure rate that may occur during cleaning by using the cleaning method using the pressurization and drain, and the cleaning is automatically performed according to the operation time, so that the constant performance can be maintained at all times It is an object of the present invention to provide a constant temperature and pressure gas supply apparatus for a fuel cell performance evaluation apparatus.

본 발명은, 수소 가스 및 산소 가스를 공급받아 반응하는 연료전지의 전기량을 측정하여 상기 연료전지의 성능을 평가하는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치에 있어서, 상기 연료전지가 장착되어 상기 연료전지와 전기적으로 연결되는 검사부와; 상기 검사부에 상기 수소 가스를 설정된 온도로 가습하여 공급하는 수소 가습기와, 상기 수소 가습기에 상기 수소 가스를 설정된 유량으로 제어하여 제공하는 유량 제어기 및 상기 유량 제어기에 상기 수소 가스를 공급할 수 있도록 상기 수소 가스가 저장된 수소 탱크를 포함하여 구성되는 수소 공급부와; 상기 검사부에 상기 산소 가스를 설정된 온도로 가습하여 공급하는 산소 가습기와, 상기 산소 가습기에 상기 산소 가스를 설정된 유량으로 제어하여 제공하는 유량 제어기 및 상기 유량 제어기에 상기 산소 가스를 공급할 수 있도록 상기 산소 가스가 저장된 산소 탱크를 포함하여 구성되는 산소 공급부; 및 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기 내부의 물이 설정된 범위 내에 있도록 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기에 물을 공급하는 급수부;를 포함한다.The present invention relates to a constant-temperature and pressurized gas supply device for a fuel cell performance evaluation device for evaluating the performance of the fuel cell by measuring an amount of electricity of a fuel cell that receives and reacts with hydrogen gas and oxygen gas, An inspection unit electrically connected to the fuel cell; A hydrogen humidifier for humidifying the hydrogen gas to a predetermined temperature and supplying the hydrogen gas to the inspection unit; a flow rate controller for controlling the hydrogen gas to be supplied to the hydrogen humidifier at a predetermined flow rate and for supplying the hydrogen gas to the flow controller; A hydrogen supply unit including a hydrogen tank for storing hydrogen; An oxygen humidifier for humidifying and supplying the oxygen gas to the inspection unit at a predetermined temperature; a flow controller for controlling and supplying the oxygen gas to the oxygen humidifier at a predetermined flow rate; and a control unit for controlling the flow rate of the oxygen gas An oxygen supply unit including an oxygen tank for storing oxygen; And a water supply unit for supplying water to the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier so that the hydrogen humidifier or the water inside the oxygen humidifier is within a predetermined range.

또한, 본 발명의 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기는 외측으로부터 연통되게 결합되어서 내부 수위와 연동되게 수위가 형성되는 파이프 형상의 수위 감지부가 더 포함되고, 상기 수위 감지부는 설정된 서로 다른 높이에 각각 구비되어 상기 수위의 상한선 및 하한선을 감지하는 수위 센서를 포함하며, 상기 급수부는 상기 수위 감지부의 상기 수위 센서가 하한선 또는 상한선을 감지함에 따라 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기에 상기 물을 공급 또는 차단하도록 한다.Further, the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier of the present invention may further include a pipe-shaped water level sensing unit connected to the inside of the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier so as to be connected with the internal water level, And a water level sensor for sensing an upper limit and a lower limit of the water level, and the water supply unit supplies or blocks the water to the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier as the water level sensor of the water level sensing unit senses a lower limit or an upper limit.

또한, 본 발명의 상기 급수부는 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기 내부의 온도 변화량이 ±0.2℃ 이내의 범위를 만족하도록 물 공급량이 조절된다.In the water supply unit of the present invention, the water supply amount is adjusted so that the temperature change amount within the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier satisfies a range of 占 0.2 占 폚 or less.

또한, 본 발명의 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기는 상기 검사부와의 사이에 상기 수소 가스 또는 상기 산소 가스의 온도를 유지할 수 있도록 가습 라인을 더 포함한다.Further, the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier of the present invention further includes a humidifying line so as to maintain the temperature of the hydrogen gas or the oxygen gas between the hydrogen humidifier and the oxygen humidifier.

또한, 본 발명의 상기 급수부는 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기에 공급되는 물에 질소 가스가 포함되도록 일측에 질소 탱크와 결합된 질소 라인이 연통된다.In the water supply unit of the present invention, a nitrogen line connected to a nitrogen tank is connected to one side so that nitrogen gas is contained in water supplied to the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier.

본 발명은, 수소 가습기(210), 산소 가습기(310) 및 유량 제어기(230, 330)를 통해 일정 온도와 일정 유량의 수소 가스 및 산소 가스가 연료전지에 공급되므로, 연료전지의 검사 조건이 가변되지 않아 정확한 연료전지의 성능 평가가 가능한 효과가 있다.Since the hydrogen gas and the oxygen gas at a constant temperature and at a constant flow rate are supplied to the fuel cell through the hydrogen humidifier 210, the oxygen humidifier 310 and the flow controllers 230 and 330, Therefore, it is possible to evaluate the performance of the fuel cell accurately.

또한, 본 발명은, 급수부(400)에서 수소 가습기(210) 및 산소 가습기(310)에 물을 공급할 때, 온도의 변화가 거의 없어 연료전지의 검사 조건이 가변되지 않아 정확한 연료전지의 성능 평가가 가능한 효과가 있다.In addition, when water is supplied from the water supply unit 400 to the hydrogen humidifier 210 and the oxygen humidifier 310, the temperature of the fuel cell is not changed, There is a possible effect.

또한, 본 발명은, 급수부(400)에서 산소의 비율을 최소화하여 수소 공급부(200)에 공급하므로, 산소에 의한 성능 평가 저하의 우려가 없는 효과가 있다.In addition, since the present invention minimizes the proportion of oxygen in the water supply section 400 and supplies it to the hydrogen supply section 200, there is no fear of deterioration in performance evaluation due to oxygen.

또한, 본 발명은, 가압과 드레인을 이용한 세척 방법을 이용함으로써, 수소 가습기(210) 및 산소 가습기(310)를 수소 공급부(200) 및 산소 공급부(300)에서 탈거하지 않고 세척이 가능하여 세척시 발생될 수 있는 고장율을 최소화 할 수 있고, 가동 시간에 따라 자동적으로 세척이 진행되므로 항시 일정 수준의 성능이 유지되는 효과가 있다.The hydrogen humidifier 210 and the oxygen humidifier 310 can be cleaned without detaching the hydrogen supply unit 200 and the oxygen supply unit 300 by using the cleaning method using pressurization and drain, The failure rate that can be generated can be minimized, and the cleaning is automatically performed according to the operation time, so that the constant level of performance is always maintained.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치의 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a constant temperature and pressure gas supply apparatus for a fuel cell performance evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the constant temperature and pressure gas supply device of the fuel cell performance evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치의 개략도이다.
1 is a schematic view of a constant temperature and pressure gas supply apparatus of a fuel cell performance evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 도 1 에 도시된 바와 같이, 연료전지가 장착되어 연료전지와 전기적으로 연결되는 검사부(100)와, 검사부(100)에 수소 가스를 설정한 온도 및 유량으로 공급하는 수소 공급부(200)와, 검사부(100)에 산소 가스를 설정한 온도 및 유량으로 공급하는 산소 공급부(300) 및 수소 공급부(200)의 수소 가습기(210) 또는 산소 공급부(300)의 산소 가습기(310)에 물을 공급하는 급수부(400)를 포함한다.
As shown in FIG. 1, the present invention includes an inspection unit 100 in which a fuel cell is mounted and electrically connected to a fuel cell, a hydrogen supply unit 200 for supplying the inspection unit 100 with a temperature and a flow rate at which hydrogen gas is set, And the oxygen humidifier 310 of the hydrogen supply unit 200 or the hydrogen humidifier 210 of the hydrogen supply unit 200 or the oxygen humidifier 310 of the oxygen supply unit 300, And a water supply unit 400 for supplying water.

검사부(100)는, 연료전지를 고정하여 연료전지 내 전기 발생량을 측정함으로써 연료전지의 성능을 평가하는 역할을 하며, 이를 위하여 연료전지를 수용하여 고정하는 고정부(110)와, 연료전지의 전기량을 측정하는 측정모듈(120)을 포함한다. 고정부(110)는 내측으로 연료전지가 장착되어 고정될 수 있도록 두개의 지지대와 두 지지대 사이를 잇는 프레임으로 구성되며, 연료전지가 장착된 후 두 지지대의 외측으로부터 볼트 또는 너트를 조여 연료전지가 지지대 내측면에 가압 밀착되어 지지될 수 있도록 한다. 이러한 검사부(100)의 일측으로부터 전선이 확장되어서 전선의 일단은 연료전지에 타단은 측정모듈(120)에 결합됨으로써, 연료전지와 측정모듈(120)이 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
The inspection unit 100 evaluates the performance of the fuel cell by fixing the fuel cell and measuring the amount of generated electricity in the fuel cell. The inspection unit 100 includes a fixing unit 110 for receiving and fixing the fuel cell, And a measurement module 120 for measuring a measurement result. The fixing unit 110 is composed of a frame connecting two supports and two supports so that the fuel cell can be mounted and fixed inward. After the fuel cell is mounted, a bolt or a nut is tightened from the outside of the two supports, So that it can be held in pressure contact with the inner surface of the support. One end of the wire is extended from one side of the inspecting unit 100 so that one end of the wire is connected to the fuel cell and the other end is connected to the measuring module 120 so that the fuel cell and the measuring module 120 can be electrically connected.

수소 공급부(200)는, 연료전지에 수소 가스를 동일한 유량 및 동일한 온도로 지속적으로 공급하는 역할을 하며, 이를 위하여 검사부(100)에 수소 가스를 설정된 온도로 가습하여 공급하는 수소 가습기(210)와, 수소 가습기(210)에 수소 가스를 설정된 유량으로 제어하여 제공하는 유량 제어기(230) 및 유량 제어기(230)에 수소 가스를 공급할 수 있도록 수소 가스가 저장된 수소 탱크(240)를 포함한다.
The hydrogen supply unit 200 serves to continuously supply hydrogen gas to the fuel cell at the same flow rate and at the same temperature. To this end, the hydrogen supply unit 200 includes a hydrogen humidifier 210 for humidifying and supplying hydrogen gas to a predetermined temperature A flow controller 230 for controlling and supplying hydrogen gas to the hydrogen humidifier 210 at a predetermined flow rate and a hydrogen tank 240 for storing hydrogen gas to supply hydrogen gas to the flow controller 230.

수소 탱크(240)는 수소 가스가 압축 저장되어 있는 통상의 기밀 용기로서, 배출단에 파이프라인이 연장되어 있고, 그 초입 부분에 수소 가스의 공급 여부를 결정할 수 있는 수소 가스 개폐 밸브(241)가 구비되어 있다. 이러한 수소 가스 개폐 밸브(241)의 후단에는 질소 탱크의 질소 가스 라인과 결합되는 삼방 밸브 형식의 수소 라인 세척 밸브(242)가 구비되어서, 연료전지의 성능 평가 중에는 수소 탱크(240)로부터 공급되는 수소 가스가 수소 가스 라인에 흐를 수 있도록 하고, 수소 공급부(200)의 세척시에는 질소 탱크로부터 공급되는 질소 가스가 수소 가스 라인에 흐를 수 있도록 한다. 이러한 수소 라인 세척 밸브(242)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 선택적으로 동작된다.
The hydrogen tank 240 is a conventional airtight container in which hydrogen gas is compressed and stored. A pipeline extends at the discharge end, and a hydrogen gas opening / closing valve 241 capable of determining whether or not to supply hydrogen gas Respectively. A three-way valve type hydrogen line cleaning valve 242 is coupled to the nitrogen gas line of the nitrogen tank at the rear end of the hydrogen gas opening / closing valve 241, so that during the performance evaluation of the fuel cell, So that the gas can flow through the hydrogen gas line, and when the hydrogen supply unit 200 is cleaned, the nitrogen gas supplied from the nitrogen tank can flow through the hydrogen gas line. The hydrogen line cleaning valve 242 is selectively operated under the control of a controller (not shown).

수소 라인 세척 밸브(242)의 후단 수소 가스 라인상에는 수소 가습기(210)로 설정된 유량의 수소 가스를 공급하기 위한 유량 제어기(230)(MFC: Mass Flow Controller)가 구비된다. 한편, 유량 제어기(230)와 수소 라인 세척 밸브(242)의 사이에는 라인 레귤레이터 및 필터 등이 더 구비될 수 있다.
A mass flow controller (MFC) 230 for supplying hydrogen gas at a flow rate set by the hydrogen humidifier 210 is provided on the hydrogen gas line at the rear end of the hydrogen line cleaning valve 242. Meanwhile, a line regulator, a filter, and the like may be further provided between the flow controller 230 and the hydrogen line cleaning valve 242.

가습기는 수소 라인을 타고 공급된 수소 가스를 설정된 온도로 가습하여 검사부(100)에 제공하는 역할을 하며, 이를 위하여 내부가 중공되어 물이 수용되되 측벽에 히터 컨트롤러가 구비된 가습기 본체(211)와, 가습기 본체(211)의 상부에 연통되게 결합되어서 검사부(100)에 연결되는 파이프 형상의 가습 라인(212)을 포함한다.The humidifier includes a humidifier main body 211 in which a humidifier is installed in a hydrogen line to humidify the supplied hydrogen gas to a predetermined temperature and provides the humidified humidifier to the inspector 100, And a pipe-shaped humidifying line 212 connected to the upper portion of the humidifier main body 211 and connected to the inspector 100.

가습기 본체(211)는 내부가 중공되게 밀폐형으로 형성되되, 하부로는 수소 라인과 급수 라인 및 수위 감지부(220)의 일단이 연통되게 결합되고, 상부로는 가습라인 및 수위 감지부(220)의 타단이 연통되게 결합된다. 이러한 가습기 본체(211)는 일정 수위 물이 채워져 있고, 외벽을 둘러싼 히터 컨트롤러에 의해 내부의 물이 데워지면, 하단으로부터 공급되는 수소 가스가 내부의 물을 통과하는 동안 가열되어 상단의 가습 라인(212)으로 배출되는 구조를 갖는다.The humidifier main body 211 is hermetically sealed inside. The humidifier main body 211 is connected to the lower end of the humidifier main body 211 such that the hydrogen line is connected to one end of the water supply line and the water level sensing unit 220, And the other end of the valve body is connected. When the water in the humidifier main body 211 is filled with water at a certain level and the water inside the heater is heated by the heater controller surrounding the outer wall, the hydrogen gas supplied from the lower end is heated while passing through the water in the humidifier main body 211, ). ≪ / RTI >

이때, 내부에 채워진 물은 통상 70도씨로 가열되므로, 수소 가스의 가습 과정이 진행될수록 증발하여 수위가 내려가게 되는데, 이러한 물의 수위를 일정 수준으로 유지시키기 위하여 가습기 본체(211)의 외측으로부터 가습기 본체(211)의 상단 및 하단에 연통되게 결합되는 파이프 형상의 수위 감지부(220)가 더 포함된다. 수위 감지부(220)는 가습기 본체(211)와 연통되게 구비되므로 가습기 본체(211) 내부의 물이 이동되어서 가습기 본체(211)와 동일한 수위를 형성하며, 수위의 하한선 및 상한선을 감지하기 위하여 서로 다른 높이에 수위 센서가 구비된다. 이러한 수위 센서는 수위 하한선을 감지하는 하부 센서(222)와, 수위 상한선을 감지하는 상부 센서(221)로 구분할 수 있으며, 가습기 본체(211)의 구동 중 물이 증발하여 수위가 내려가고, 하부 센서(222)에 수위가 감지되면 제어부로 하여금 급수부(400)를 구동하여 가습기 본체(211) 내부로 물을 공급할 수 있도록 한다. 이후 급수부(400)로부터 공급되는 물에 의해 수위가 상부 센서(221)에 감지될 정도로 상승하게 되면 급수부(400)의 구동을 중단하도록 제어부에 센싱 정보를 제공한다.In order to keep the water level at a certain level, the humidifier main body 211 is heated by the humidifier main body 211 from the outside of the humidifier main body 211. In order to keep the water level at a certain level, And a pipe-shaped water level sensing unit 220 coupled to the upper and lower ends of the main body 211 to communicate with each other. The water level sensing unit 220 is provided to communicate with the humidifier main body 211 so that the water inside the humidifier main body 211 is moved to form a water level equal to that of the humidifier main body 211. In order to sense the lower and upper water level, A water level sensor is provided at another height. The water level sensor may be divided into a lower sensor 222 for sensing the lower level of water level and an upper level sensor 221 for sensing the upper level of water level. Water is evaporated during the operation of the main body 211 of the humidifier, The control unit controls the water supply unit 400 to supply water to the inside of the humidifier main body 211. When the water level is increased to such an extent that the water level is sensed by the upper sensor 221 due to the water supplied from the water supply unit 400, the water supply unit 400 provides sensing information to the control unit to stop the water supply unit 400.

가습 라인(212)은 가습기 본체(211)의 상단에 연통되게 결합되되 가습기 본체(211) 내부의 물에 침수되지 않는 높이로 형성되어서, 가습기 본체(211)를 통과하며 데워진 수소 가스를 연료전지로 공급하는 역할을 한다. 이러한 가습 라인(212)은 연료전지에 수소 가스가 공급되는 도중 외부에 열을 빼앗겨 온도가 하강하지 않도록 보온용 히터를 더 포함할 수 있다. 보온용 히터는 통상 가습 라인(212) 외주연을 감싸는 열선과, 열선 외측에 결합되는 보온재를 포함하여 구성될 수 있으며, 가습기 본체(211)로부터 연료전지에 이르기까지의 가습 라인(212) 전체를 감쌀 수 있도록 구성된다. 가습 라인(212)은 수소 가스의 온도를 유지할 뿐 수소 가스의 온도 제어 기능은 없으며, 이를 위하여 가습기 본체(211) 내 물의 가열 온도와 동일한 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
The humidifying line 212 is connected to the upper end of the humidifier main body 211 so as not to flood in the water inside the humidifier main body 211. The humidifier humidifying line 212 passes through the humidifier main body 211, It serves as a supplier. The humidification line 212 may further include a heater for keeping the temperature of the fuel cell not lowered while the hydrogen gas is being supplied to the fuel cell. The heater for warming may include a heat wire that surrounds the outer circumference of the humidifying line 212 and a heat insulating material that is coupled to the outside of the hot wire. The humidifying line 212 from the humidifier main body 211 to the fuel cell . The humidification line 212 preferably maintains the temperature of the hydrogen gas but does not control the temperature of the hydrogen gas. For this purpose, the humidification line 212 is preferably heated to the same temperature as the heating temperature of water in the humidifier main body 211.

산소 공급부(300)는, 연료전지에 산소 가스를 동일한 유량 및 동일한 온도로 지속적으로 공급하는 역할을 하며, 이를 위하여 검사부(100)에 산소 가스를 설정된 온도로 가습하여 공급하는 산소 가습기(310)와, 산소 가습기(310)에 산소 가스를 설정된 유량으로 제어하여 제공하는 유량 제어기(330) 및 유량 제어기(330)에 산소 가스를 공급할 수 있도록 산소 가스가 저장된 산소 탱크(340)를 포함한다.
The oxygen supply unit 300 serves to continuously supply oxygen gas to the fuel cell at the same flow rate and at the same temperature. To this end, the oxygen humidifier 310 for humidifying the oxygen gas to a predetermined temperature and supplying it to the inspection unit 100 A flow controller 330 for controlling the oxygen humidifier 310 at a predetermined flow rate, and an oxygen tank 340 for storing oxygen gas to supply the oxygen gas to the flow controller 330.

산소 탱크(340)는 산소 가스가 압축 저장되어 있는 통상의 기밀 용기로서, 배출단에 파이프라인이 연장되어 있고, 그 초입 부분에 산소 가스의 공급 여부를 결정할 수 있는 산소 가스 개폐 밸브(341)가 구비되어 있다. 이러한 산소 가스 개폐 밸브(341)의 후단에는 질소 탱크의 질소 가스 라인과 결합되는 삼방 밸브 형식의 산소 라인 세척 밸브(342)가 구비되어서, 연료전지의 성능 평가 중에는 산소 탱크(340)로부터 공급되는 산소 가스가 산소 가스 라인에 흐를 수 있도록 하고, 산소 공급부(300)의 세척시에는 질소 탱크로부터 공급되는 질소 가스가 산소 가스 라인에 흐를 수 있도록 한다. 이러한 산소 라인 세척 밸브(342)는 제어부의 제어에 따라 선택적으로 동작된다.The oxygen tank 340 is a conventional airtight container in which oxygen gas is compressed and stored. The oxygen gas tank 340 has an oxygen gas opening / closing valve 341 for determining whether or not oxygen gas is supplied to the inlet portion Respectively. A three-way valve type oxygen line cleaning valve 342 is connected to the nitrogen gas line of the nitrogen tank at the downstream end of the oxygen gas opening / closing valve 341. During the performance evaluation of the fuel cell, oxygen So that the gas can flow through the oxygen gas line, and when the oxygen supplying unit 300 is cleaned, the nitrogen gas supplied from the nitrogen tank can flow through the oxygen gas line. The oxygen line cleaning valve 342 is selectively operated under the control of the control unit.

한편, 산소 가스는 일상의 공기와 같은 일반 공기를 사용해도 연료전지의 성능 평가에 크게 무리가 없으며, 따라서 산소 탱크(340)가 아닌 압축 공기 탱크(340)를 설치하여 압축 공기 개폐 밸브(341)를 개폐 하여 압축 공기를 공급할 수도 있다. 또한 경우에 따라 삼방밸브로서 산소 탱크(340) 및 압축 공기 탱크(340)를 결합하여 선택적으로 산소 가스 또는 압축 공기를 사용할 수 있다.The compressed air tank 340 is not provided in the oxygen tank 340 but is provided in the compressed air opening / closing valve 341, To supply compressed air. Optionally, oxygen gas or compressed air may be used as the three-way valve by connecting the oxygen tank 340 and the compressed air tank 340 as occasion demands.

이하에서는, 용어의 혼동을 방지하기 위하여 압축 공기를 배제하고 산소 탱크(340)로부터 공급되는 산소 가스에 관하여 서술할 것이나, 본 발명의 전반에 걸쳐 산소 가스는 일반 공기와 병행 사용할 수 있음을 숙지하여야 한다.
Hereinafter, oxygen gas supplied from the oxygen tank 340 will be described in order to prevent confusion of terms, but it is to be understood that the oxygen gas can be used in parallel with the general air throughout the present invention do.

산소 라인 세척 밸브(342)의 후단 산소 가스 라인상에는 산소 가습기(310)로 설정된 유량의 산소 가스를 공급하기 위한 유량 제어기(330)가 구비된다. 한편, 유량 제어기(330)와 산소 라인 세척 밸브(342)의 사이에는 라인 레귤레이터 및 필터 등이 더 구비될 수 있다.
A flow controller 330 is provided on the downstream oxygen gas line of the oxygen line cleaning valve 342 to supply oxygen gas at a flow rate set by the oxygen humidifier 310. Meanwhile, a line regulator, a filter, and the like may be further provided between the flow controller 330 and the oxygen line cleaning valve 342.

가습기는 산소 라인을 타고 공급된 산소 가스를 설정된 온도로 가습하여 검사부(100)에 제공하는 역할을 하며, 이를 위하여 내부가 중공되어 물이 수용되되 측벽에 히터 컨트롤러가 구비된 가습기 본체(311)와, 가습기 본체(311)의 상부에 연통되게 결합되어서 검사부(100)에 연결되는 파이프 형상의 가습 라인(312)을 포함한다.The humidifier includes a humidifier main body 311 for humidifying the oxygen gas supplied through the oxygen line to a predetermined temperature and providing the humidifier to the inspection unit 100, And a pipe-shaped humidifying line 312 connected to the upper portion of the humidifier main body 311 and connected to the inspector 100.

가습기 본체(311)는 내부가 중공되게 밀폐형으로 형성되되, 하부로는 산소 라인과 급수 라인 및 수위 감지부(320)의 일단이 연통되게 결합되고, 상부로는 가습라인 및 수위 감지부(320)의 타단이 연통되게 결합된다. 이러한 가습기 본체(311)는 일정 수위 물이 채워져 있고, 외벽을 둘러싼 히터 컨트롤러에 의해 내부의 물이 데워지면, 하단으로부터 공급되는 산소 가스가 내부의 물을 통과하는 동안 가열되어 상단의 가습 라인(312)으로 배출되는 구조를 갖는다.The humidifier main body 311 is formed to be hermetically sealed inside. The humidifier main body 311 is connected at its bottom to an oxygen line, a water supply line, and one end of the water level sensing unit 320. The humidifying line and the water level sensing unit 320, And the other end of the valve body is connected. When the water in the humidifier main body 311 is filled with water at a certain level and the inside water is heated by the heater controller surrounding the outside wall, the oxygen gas supplied from the bottom is heated while passing through the water in the humidifier main body 311, ). ≪ / RTI >

이때, 내부에 채워진 물은 통상 70도씨로 가열되므로, 산소 가스의 가습 과정이 진행될수록 증발하여 수위가 내려가게 되는데, 이러한 물의 수위를 일정 수준으로 유지시키기 위하여 가습기 본체(311)의 외측으로부터 가습기 본체(311)의 상단 및 하단에 연통되게 결합되는 파이프 형상의 수위 감지부(320)가 더 포함된다. 수위 감지부(320)는 가습기 본체(311)와 연통되게 구비되므로 가습기 본체(311) 내부의 물이 이동되어서 가습기 본체(311)와 동일한 수위를 형성하며, 수위의 하한선 및 상한선을 감지하기 위하여 서로 다른 높이에 수위 센서가 구비된다. 이러한 수위 센서는 수위 하한선을 감지하는 하부 센서(322)와, 수위 상한선을 감지하는 상부 센서(321)로 구분할 수 있으며, 가습기 본체(311)의 구동 중 물이 증발하여 수위가 내려가고, 하부 센서(322)에 수위가 감지되면 제어부로 하여금 급수부(400)를 구동하여 가습기 본체(311) 내부로 물을 공급할 수 있도록 한다. 이후 급수부(400)로부터 공급되는 물에 의해 수위가 상부 센서(321)에 감지될 정도로 상승하게 되면 급수부(400)의 구동을 중단하도록 제어부에 센싱 정보를 제공한다.In order to keep the water level at a certain level, the humidifier main body 311 is heated by the humidifier main body 311 from the outside of the humidifier main body 311. In order to keep the water level at a certain level, And a pipe-shaped water level sensing unit 320 connected to the upper and lower ends of the main body 311. The water level sensing unit 320 is provided in communication with the humidifier main body 311 so that the water inside the humidifier main body 311 is moved to form the same water level as that of the humidifier main body 311. In order to sense the lower and upper water level, A water level sensor is provided at another height. The water level sensor may be divided into a lower sensor 322 for sensing the lower limit of water level and an upper sensor 321 for sensing the upper level of water level. Water is evaporated during operation of the humidifier main body 311, The control unit controls the water supply unit 400 to supply water to the inside of the humidifier main body 311. When the water level is raised to such an extent that the water level is sensed by the upper sensor 321 by the water supplied from the water supply unit 400, the water supply unit 400 provides sensing information to the control unit to stop driving the water supply unit 400.

가습 라인(312)은 가습기 본체(311)의 상단에 연통되게 결합되되 가습기 본체(311) 내부의 물에 침수되지 않는 높이로 형성되어서, 가습기 본체(311)를 통과하며 데워진 산소 가스를 연료전지로 공급하는 역할을 한다. 이러한 가습 라인(312)은 연료전지에 산소 가스가 공급되는 도중 외부에 열을 빼앗겨 온도가 하강하지 않도록 보온용 히터를 더 포함할 수 있다. 보온용 히터는 통상 가습 라인(312) 외주연을 감싸는 열선과, 열선 외측에 결합되는 보온재를 포함하여 구성될 수 있으며, 가습기 본체(311)로부터 연료전지에 이르기까지의 가습 라인(312) 전체를 감쌀 수 있도록 구성된다. 가습 라인(312)은 산소 가스의 온도를 유지할 뿐 산소 가스의 온도 제어 기능은 없으며, 이를 위하여 가습기 본체(311) 내 물의 가열 온도와 동일한 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
The humidifying line 312 is connected to the upper end of the humidifier main body 311 so as not to be immersed in the water inside the humidifier main body 311 and passes through the humidifier main body 311, It serves as a supplier. The humidification line 312 may further include a heater for keeping the temperature of the humidifying line 312 from being lowered while the oxygen gas is being supplied to the fuel cell. The heater for warming may include a heat line surrounding the outer periphery of the humidification line 312 and a heat insulation member coupled to the outside of the heat line. The humidification line 312 from the humidifier main body 311 to the fuel cell . The humidifying line 312 preferably maintains the temperature of the oxygen gas but does not control the temperature of the oxygen gas. For this purpose, the humidifying line 312 is preferably heated to the same temperature as the heating temperature of the water in the humidifier main body 311.

급수부(400)는 수소 가습기(210) 또는 산소 가습기(310) 내부의 물이 설정된 범위 내에 있도록 수소 가습기(210) 또는 산소 가습기(310)에 물을 공급하는 역할을 하며, 이를 위하여 외부로부터 공급된 물이 수용되는 물탱크(410) 및 물탱크(410)의 물을 수소 가습기(210) 또는 산소 가습기(310)로 공급하는 워터펌프(420)를 포함한다.
The water supply unit 400 serves to supply water to the hydrogen humidifier 210 or the oxygen humidifier 310 so that the water inside the hydrogen humidifier 210 or the oxygen humidifier 310 is within a predetermined range. And a water pump 420 for supplying the water in the water tank 410 and the hydrogen humidifier 210 or the oxygen humidifier 310.

물탱크(410)는 상부에 질소 탱크로부터 질소를 공급받을 수 있도록 질소 라인이 연통 결합되며, 초과된 질소 가스를 배출하기 위한 배출구가 연통 형성된다. 물탱크(410)의 일측으로는 외부로부터 물을 공급받을 수 있도록 물 공급 라인이 연통 결합되며, 물 공급 라인에는 외부의 물을 물탱크(410)에 공급하기 위한 펌프가 더 포함될 수 있다.The water tank 410 is connected to the nitrogen line so that nitrogen can be supplied from the nitrogen tank to the upper portion of the water tank 410, and a discharge port for discharging the excess nitrogen gas is formed. A water supply line may be connected to one side of the water tank 410 so as to receive water from the outside and a pump for supplying water to the water tank 410 may be further included in the water supply line.

이러한 물탱크(410)에서 수소 가습기(210) 또는 산소 가습기(310)에 공급되는 물은 증류수 등의 초순수물인 것이 바람직하며, 물 이외의 다른 성분이 섞여 수소 가스 또는 산소 가스와 반응하는 것을 방지하기 위함이다.The water supplied to the hydrogen humidifier 210 or the oxygen humidifier 310 in the water tank 410 is preferably ultrapure water such as distilled water and prevents other components other than water from reacting with hydrogen gas or oxygen gas It is for this reason.

한편, 물탱크(410)의 물이 수소 가습기(210)에 공급될 때 산소가 물 속에 녹아든 채 공급될 수 있는데, 수소 가습기(210)를 통해 연료전지에 공급된 산소는 연료전지 내부의 반응에 방해가 되므로 산소가 공급되지 않도록 하는 것이 중요하며, 이를 위하여 물탱크(410)의 상부로부터 질소 가스를 충분히 공급함으로써 물탱크의 여분 공간을 질소로 채워 산소가 물에 포함되지 않도록 하여 공급할 수 있다. 이때, 초과 공급된 질소 가스는 상부의 배출구를 통해 배출되도록 하며, 배출구에는 질소 가스가 일정 압력 이상일 경우에만 배출될 수 있도록 체크밸브가 구비된다.
Meanwhile, when water in the water tank 410 is supplied to the hydrogen humidifier 210, oxygen may be supplied while being dissolved in the water. The oxygen supplied to the fuel cell through the hydrogen humidifier 210 may react It is important to prevent oxygen from being supplied. To this end, the nitrogen gas is sufficiently supplied from the upper part of the water tank 410 to fill the extra space of the water tank with nitrogen so that oxygen is not included in the water . At this time, the over-supplied nitrogen gas is discharged through the upper discharge port, and the discharge port is provided with a check valve so that it can be discharged only when the nitrogen gas is higher than a certain pressure.

워터펌프(420)는 물탱크(410)로부터 수소 가습기(210) 또는 산소 가습기(310)에 공급되는 물의 유량을 제어하여 수소 가습기(210) 또는 산소 가습기(310) 내부의 온도 변화가 크게 일어나지 않도록 하는 역할을 한다.The water pump 420 controls the flow rate of the water supplied from the water tank 410 to the hydrogen humidifier 210 or the oxygen humidifier 310 so that the temperature change inside the hydrogen humidifier 210 or the oxygen humidifier 310 does not occur .

이 과정을 살펴보면, 가습기 본체(211, 311)의 외측으로 구비되는 수위 감지부(220, 320)의 하부 센서(222, 322)에 수위가 하한선에 도달된 것이 감지되면 이러한 수위 감지 신호를 제어부에 전송하고, 제어부는 워터펌프(420)를 구동하여 물탱크(410) 내의 물이 가습기 본체(211, 311)로 이동될 수 있도록 한다. 이때, 많은 양의 물이 빠른 시간동안 공급되면 가습기 본체(211, 311) 내부의 물의 온도 변동폭이 크게 되고, 이 시간동안 가습기 본체(211, 311)를 통과하여 연료전지로 공급되는 수소 또는 산소는 설정된 온도 조건을 만족하지 못하여 연료전지의 정확한 성능 평가가 어렵게 된다. 따라서, 워터펌프(420)는 가습기 본체(211, 311) 내부의 물의 온도 변화가 ±0.2도씨 이내로 이루어지도록 물을 소량으로 공급하는 것이 바람직하다. 이렇게 공급된 물로 인해 가습기 본체(211, 311)의 수위가 상승하게 되어 수위 감지부(220, 320)의 상부 센서(221, 321)에 수위가 상한선에 도달된 것으로 감지되면, 수위 감지부(220, 320)는 이를 제어부에 전송하고, 제어부로 하여금 워터펌프(420)의 구동을 중단시킬 수 있도록 한다.
If it is detected that the water level has reached the lower limit of the lower sensors 222 and 322 of the water level sensing units 220 and 320 provided outside the humidifier main bodies 211 and 311, And the control unit drives the water pump 420 so that the water in the water tank 410 can be moved to the humidifier main body 211, 311. At this time, if a large amount of water is supplied for a short period of time, the temperature fluctuation range of water in the humidifier main bodies 211 and 311 becomes large, and hydrogen or oxygen supplied to the fuel cell through the humidifier main bodies 211 and 311 during this time It is difficult to accurately evaluate the performance of the fuel cell because the set temperature condition is not satisfied. Therefore, it is preferable that the water pump 420 supplies a small amount of water so that the temperature change of the water inside the humidifier main body 211, 311 is within ± 0.2 degrees. When the water level of the humidifier main body 211 or 311 rises due to the supplied water and it is detected that the water level reaches the upper limit sensor 221 or 321 of the water level sensing unit 220 or 320, And 320 transmit the control signal to the control unit, thereby allowing the control unit to stop the operation of the water pump 420.

한편, 수소 가습기(210) 및 산소 가습기(310)를 장시간 구동하게 되면 가습기 본체(211, 311) 내부에 물이끼 등 이물질이 침착되고, 이로 인해 가열 효율 및 각 가스의 순도가 떨어지게 된다. 따라서, 일정 시간 가동된 수소 가습기(210) 및 산소 가습기(310)는 성능 유지를 위해 세척 작업을 실시해야 한다.Meanwhile, when the hydrogen humidifier 210 and the oxygen humidifier 310 are driven for a long time, foreign matters such as water moss are deposited inside the humidifier main bodies 211 and 311, thereby lowering the heating efficiency and the purity of each gas. Therefore, the hydrogen humidifier 210 and the oxygen humidifier 310, which have been operated for a predetermined time, must be cleaned to maintain the performance.

이러한 세척 작업을 좀 더 상세히 설명하면, 가습기 본체(211, 311) 내부에 침착된 이물질을 외부로 배출하기 위하여 설정된 횟수만큼 가습기 본체(211, 311) 내에 물을 가득 채웠다가 배출하는 작업을 수 회 반복한다. 이를 위하여 수소 가습기(210) 및 산소 가습기(310)의 가습기 본체(211, 311) 하단에는 물의 배출을 위한 배출구가 더 포함되며, 연료전지로부터 가습 라인(212, 312)을 분리하여 노폐물이 연료전지 내부로 유입되지 않도록 한다.In order to discharge foreign matter deposited inside the humidifier main bodies 211 and 311 to the outside, it is necessary to fill the water in the humidifier main bodies 211 and 311 a predetermined number of times, Repeat. The humidifier main body 211 and 311 of the hydrogen humidifier 210 and the oxygen humidifier 310 further include a discharge port for discharging water to separate the humidifying lines 212 and 312 from the fuel cell, So that it does not enter the inside.

물의 채움과 배출이 반복된 후 전체 라인과 가습기 본체(211, 311)의 온도를 설정값만큼 올린다. 이때 설정되는 온도는 약 150도씨 정도인 것이 바람직하다.After the filling and discharging of water are repeated, the temperature of the entire line and the humidifier main body 211, 311 is increased by the set value. At this time, it is preferable that the set temperature is about 150 degrees.

전체 라인과 가습기 본체(211, 311)의 온도가 오르면, 질소 탱크의 질소 공급 개폐 밸브를 개방하고, 수소 라인 세척 밸브(242) 및 산소 라인 세척 밸브(342)를 질소 탱크 방향으로 전환하여 질소 가스가 수소 라인 및 산소 라인으로 공급되도록 한다. 이때 유량 제어기(230, 330)를 통해 질소의 유량을 조절해가면서 설정된 시간인 약 5분동안 질소 가스를 전체 라인에 흘려보낸다. 이 과정에서 각 라인에 침착된 노폐물이 외부로 배출될 수 있게 된다.When the temperature of the humidifier main body 211, 311 rises, the nitrogen supply opening / closing valve of the nitrogen tank is opened, the hydrogen line cleaning valve 242 and the oxygen line cleaning valve 342 are switched to the nitrogen tank direction, To be supplied to the hydrogen line and the oxygen line. At this time, the flow rate of nitrogen is controlled through the flow controllers 230 and 330, and the nitrogen gas is flowed to the entire line for a set time of about 5 minutes. In this process, the wastes deposited on each line can be discharged to the outside.

이후, 가습기 본체(211, 311) 내에 물을 채웠다 배출하는 과정에서부터 질소 가스의 공급 과정까지를 설정된 횟수만큼 수 회 반복하여 실시하게 되면 세척 작업이 완료되게 된다.
Then, the water is filled in the humidifier main body 211, 311 and discharged, and the process of supplying the nitrogen gas is repeated a predetermined number of times to complete the washing operation.

한편, 연료전지를 거쳐 연료전지의 후단으로 배출되는 수소 가스 및 산소 가스는 별도의 수소 가스 배출부(500) 및 산소 가스 배출부(600)를 통과하며 수분과 가스를 분리하여 외부로 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the hydrogen gas and the oxygen gas discharged to the rear end of the fuel cell via the fuel cell pass through the separate hydrogen gas discharging unit 500 and the oxygen gas discharging unit 600, .

수소 가스 배출부(500)는 기액분리기(510)를 포함하여, 기액분리기(510)는 하단에 물의 배출을 위한 밸브가 구비되고, 상단에 수소 가스의 배출을 위한 배출관이 구비되며, 측면으로는 상하단을 연통하여 결합되는 수위 감지기가 구비되어서 일정 수위 이상에서는 하단의 밸브를 개방하여 물이 외부로 넘치지 않도록 한다.The hydrogen gas discharging unit 500 includes a gas-liquid separator 510. The gas-liquid separator 510 has a valve for discharging water at a lower end thereof, a discharge pipe for discharging hydrogen gas at an upper end thereof, The water level sensor coupled to the upper and lower ends is provided to open the lower valve at a certain level or higher to prevent water from overflowing to the outside.

산소 가스 배출부(600) 역시 기액분리기(610)를 포함하여, 기액분리기(610)는 하단에 물의 배출을 위한 밸브가 구비되고, 상단에 산소 가스의 배출을 위한 배출관이 구비되며, 측면으로는 상하단을 연통하여 결합되는 수위 감지기가 구비되어서 일정 수위 이상에서는 하단의 밸브를 개방하여 물이 외부로 넘치지 않도록 한다.
The gas-liquid separator 610 also includes a valve for discharging water at the lower end of the gas-liquid separator 610, a discharge pipe for discharging the oxygen gas at the upper end, The water level sensor coupled to the upper and lower ends is provided to open the lower valve at a certain level or higher to prevent water from overflowing to the outside.

상술한 구성의 본 발명은, 수소 가습기(210), 산소 가습기(310) 및 유량 제어기(230, 330)를 통해 일정 온도와 일정 유량의 수소 가스 및 산소 가스가 연료전지에 공급되므로, 연료전지의 검사 조건이 가변되지 않아 정확한 연료전지의 성능 평가가 가능한 효과가 있다.Since the hydrogen gas and oxygen gas at a constant temperature and constant flow rate are supplied to the fuel cell through the hydrogen humidifier 210, the oxygen humidifier 310 and the flow controllers 230 and 330, It is possible to evaluate the performance of the fuel cell precisely because the inspection condition is not varied.

또한, 본 발명은, 급수부(400)에서 수소 가습기(210) 및 산소 가습기(310)에 물을 공급할 때, 온도의 변화가 거의 없어 연료전지의 검사 조건이 가변되지 않아 정확한 연료전지의 성능 평가가 가능한 효과가 있다.In addition, when water is supplied from the water supply unit 400 to the hydrogen humidifier 210 and the oxygen humidifier 310, the temperature of the fuel cell is not changed, There is a possible effect.

또한, 본 발명은, 급수부(400)에서 산소의 비율을 최소화하여 수소 공급부(200)에 공급하므로, 산소에 의한 성능 평가 저하의 우려가 없는 효과가 있다.In addition, since the present invention minimizes the proportion of oxygen in the water supply section 400 and supplies it to the hydrogen supply section 200, there is no fear of deterioration in performance evaluation due to oxygen.

또한, 본 발명은, 가압과 드레인을 이용한 세척 방법을 이용함으로써, 수소 가습기(210) 및 산소 가습기(310)를 수소 공급부(200) 및 산소 공급부(300)에서 탈거하지 않고 세척이 가능하여 세척시 발생될 수 있는 고장율을 최소화 할 수 있고, 가동 시간에 따라 자동적으로 세척이 진행되므로 항시 일정 수준의 성능이 유지되는 효과가 있다.The hydrogen humidifier 210 and the oxygen humidifier 310 can be cleaned without detaching the hydrogen supply unit 200 and the oxygen supply unit 300 by using the cleaning method using pressurization and drain, The failure rate that can be generated can be minimized, and the cleaning is automatically performed according to the operation time, so that the constant level of performance is always maintained.

100 : 검사부 200 : 수소 공급부
210 : 수소 가습기 300 : 산소 공급부
310 : 산소 가습기 400 : 급수부100: Inspection section 200: Hydrogen supply section
210: hydrogen humidifier 300: oxygen supply unit
310: oxygen humidifier 400: water supply unit

Claims (6)

수소 가스 및 산소 가스를 공급받아 반응하는 연료전지의 전기량을 측정하여 상기 연료전지의 성능을 평가하는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치에 있어서,
상기 연료전지가 장착되어 상기 연료전지와 전기적으로 연결되는 검사부와;
상기 검사부에 상기 수소 가스를 설정된 온도로 가습하여 공급하는 수소 가습기와, 상기 수소 가습기에 상기 수소 가스를 설정된 유량으로 제어하여 제공하는 유량 제어기 및 상기 유량 제어기에 상기 수소 가스를 공급할 수 있도록 상기 수소 가스가 저장된 수소 탱크를 포함하여 구성되는 수소 공급부와;
상기 검사부에 상기 산소 가스를 설정된 온도로 가습하여 공급하는 산소 가습기와, 상기 산소 가습기에 상기 산소 가스를 설정된 유량으로 제어하여 제공하는 유량 제어기 및 상기 유량 제어기에 상기 산소 가스를 공급할 수 있도록 상기 산소 가스가 저장된 산소 탱크를 포함하여 구성되는 산소 공급부; 및
상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기 내부의 물이 설정된 범위 내에 있도록 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기에 물을 공급하는 급수부;
를 포함하는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치.A constant temperature and pressure gas supply apparatus for a fuel cell performance evaluation apparatus for evaluating the performance of a fuel cell by measuring an amount of electricity of a fuel cell which receives a hydrogen gas and an oxygen gas and reacts,
An inspection unit mounted with the fuel cell and electrically connected to the fuel cell;
A hydrogen humidifier for humidifying the hydrogen gas to a predetermined temperature and supplying the hydrogen gas to the inspection unit; a flow rate controller for controlling the hydrogen gas to be supplied to the hydrogen humidifier at a predetermined flow rate and for supplying the hydrogen gas to the flow controller; A hydrogen supply unit including a hydrogen tank for storing hydrogen;
An oxygen humidifier for humidifying and supplying the oxygen gas to the inspection unit at a predetermined temperature; a flow controller for controlling and supplying the oxygen gas to the oxygen humidifier at a predetermined flow rate; and a control unit for controlling the flow rate of the oxygen gas An oxygen supply unit including an oxygen tank for storing oxygen; And
A water supply unit supplying water to the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier so that the water inside the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier is within a predetermined range;
Wherein the constant temperature and pressure gas supply device of the fuel cell performance evaluation device comprises: 제 1 항에 있어서,
상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기는 외측으로부터 연통되게 결합되어서 내부 수위와 연동되게 수위가 형성되는 파이프 형상의 수위 감지부가 더 포함되고, 상기 수위 감지부는 설정된 서로 다른 높이에 각각 구비되어 상기 수위의 상한선 및 하한선을 감지하는 수위 센서를 포함하며,
상기 급수부는 상기 수위 감지부의 상기 수위 센서가 하한선 또는 상한선을 감지함에 따라 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기에 상기 물을 공급 또는 차단하도록 하는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier further includes a pipe-shaped water level sensing unit connected to the inside of the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier so as to be interlocked with the internal water level, wherein the water level sensing unit is provided at each of different set heights, And a water level sensor for sensing a lower limit line,
Wherein the water supply unit supplies or blocks the water to the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier as the water level sensor of the water level sensing unit senses a lower limit or an upper limit line. 제 2 항에 있어서,
상기 급수부는 상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기 내부의 온도 변화량이 ±0.2℃ 이내의 범위를 만족하도록 물 공급량이 조절되는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the water supply unit adjusts the water supply amount so that a temperature variation amount of the inside of the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier is within a range of 占 0 占 폚. 제 3 항에 있어서,
상기 수소 가습기 또는 상기 산소 가습기는 상기 검사부와의 사이에 상기 수소 가스 또는 상기 산소 가스의 온도를 유지할 수 있도록 가습 라인을 더 포함하는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치.The method of claim 3,
Wherein the hydrogen humidifier or the oxygen humidifier further comprises a humidifying line so as to maintain the temperature of the hydrogen gas or the oxygen gas with the inspection unit. 제 4 항에 있어서,
상기 급수부는 물탱크를 포함하고, 상기 물탱크는 일측에 질소 탱크와 결합된 질소 라인이 연통되어 질소 탱크로부터 질소를 공급받아 상기 물 속에 산소가 유입되지 못하도록 하며, 상기 물탱크의 일측에는 체크 밸브가 구비된 배출구가 연통 결합되어 초과 공급된 질소가 배출되도록 하는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the water supply unit includes a water tank, the nitrogen line connected to the nitrogen tank communicates with the water tank at one side thereof, and nitrogen is supplied from the nitrogen tank to prevent oxygen from flowing into the water tank, And the outlet port provided with the outlet is connected and communicated so that excessively supplied nitrogen is discharged. 제 5 항의 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 방법에 있어서,
상기 수소 공급부 또는 상기 산소 공급부의 가습기 본체 내부에 설정된 횟수 반복하여 물이 가득 채워진 후 배출되는 단계(P110);
상기 수소 공급부 또는 상기 산소 공급부의 전체 라인의 온도가 설정값만큼 오르는 단계(P120);
상기 질소 탱크로부터 상기 수소 공급부 또는 상기 산소 공급부의 라인 전체에 질소 가스가 설정량, 설정 시간만큼 공급되는 단계(P130);
상기 P10 내지 P30 단계가 설정횟수 반복되는 단계(P140);
가 포함되는 세척 단계(P100);
를 포함하는 연료전지 성능 평가 장치의 항온 항압 가스 공급 방법.A method for supplying a constant temperature and pressurized gas to a fuel cell performance evaluation apparatus according to claim 5,
(P110) after the water is filled and discharged repeatedly a predetermined number of times within the humidifier main body of the hydrogen supply unit or the oxygen supply unit;
(P120) in which the temperature of the entire line of the hydrogen supply unit or the oxygen supply unit rises by a set value;
A step (P130) in which nitrogen gas is supplied from the nitrogen tank to the hydrogen supply unit or the entire line of the oxygen supply unit by a set amount and a set time;
(P140) the steps P10 to P30 are repeated a predetermined number of times;
(P100);
Wherein the method comprises the steps of:
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