KR20190031386A - Hydrogen charging system - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a hydrogen charging system. The hydrogen charging system according to the present invention includes: a fuel storage unit for storing liquefied fuel; an evaporation unit connected with the fuel storage unit to generate fuel gas by receiving and evaporating the liquefied fuel from the fuel storage unit; a reforming unit connected with the evaporation unit to generate hydrogen gas by receiving the fuel gas from the evaporation unit and reacting with vapor; a hydrogen compression unit connected with the reforming unit to compress hydrogen gas generated from the reforming unit; a compressed hydrogen storage unit connected with the hydrogen compression unit to store hydrogen gas compressed in the hydrogen compression unit; a hydrogen charging unit for storing hydrogen gas received from the compressed hydrogen storage unit; a charging channel for connecting the compressed hydrogen storage unit with the hydrogen charging unit; and a hydrogen cooling unit connected with at least one among the hydrogen compression unit and the charging channel to cool at least one among the hydrogen compression unit and the charging channel. The hydrogen cooling unit includes a cold and hot transfer unit connected with the evaporation unit, receiving cold heat generated when the liquefied fuel is evaporated, and discharges the cold heat to any one among the hydrogen compression unit and the charging channel.

Description

수소 충전 장치{HYDROGEN CHARGING SYSTEM}[0001] HYDROGEN CHARGING SYSTEM [0002]

본 발명은 수소 충전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소가스의 저장에 소요되는 냉열을 액화연료로부터 제공받아 에너지효율을 향상시킬 수 있는 수소 충전 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hydrogen filling apparatus, and more particularly, to a hydrogen filling apparatus capable of improving energy efficiency by receiving cold heat required for storing hydrogen gas from liquefied fuel.

자동차의 배기가스에 포함되는 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOX) 및 부유 입자상 물질(PM) 등에 의한 지구 온난화 및 대기 오염이 우려되고 있다. 이로 인하여 종래의 가솔린 내연 기관형 자동차 대신에, 적재된 연료 전지에 있어서의 수소와 산소의 화학 반응에 기초하는 전기에너지를 이용하여 구동되는 연료 전지 자동차가 개발되고 있다. Global warming and air pollution caused by carbon dioxide (CO2), nitrogen oxides (NOX), and suspended particulate matter (PM) contained in exhaust gas of automobiles are concerned. Thus, instead of the conventional gasoline internal combustion engine type automobile, a fuel cell vehicle driven using electric energy based on the chemical reaction between hydrogen and oxygen in the loaded fuel cell has been developed.

연료 전지 자동차에 수소를 보급하기 위하여 수소 스테이션의 경우, 압축된 수소가 자동차에 적재되는 수소 탱크에 보급된다. 이때 공급원의 고압 상태의 기체를 공급처의 저압 상태의 기체로 이행 시 압력 차를 유지하면서 그 기체를 팽창시키는 경우 줄-톰슨(Joule-Thomson) 효과에 의한 온도 변화가 발생한다.In the case of a hydrogen station for supplying hydrogen to a fuel cell vehicle, compressed hydrogen is supplied to the hydrogen tank loaded in the vehicle. At this time, when the high-pressure gas of the supply source is transferred to the low-pressure gas of the supply source, when the gas is expanded while maintaining the pressure difference, a temperature change occurs due to the Joule-Thomson effect.

구체적으로 줄-톰슨 효과에 의한 온도 변화는 기체의 당초 온도에 의존한다. 당초 온도가 역전 온도보다 낮으면 기체의 온도가 저하되고, 당초 온도가 역전 온도보다 높으면 기체의 온도는 상승한다. 수소의 역전 온도는 215K(-58.15℃)로 다른 기체에 비해 상당히 저온이므로, 통상 수소가 저장을 위해 수소 탱크에 보급 시 급격한 온도 상승이 발생한다.Specifically, the temperature change due to the joule-Thomson effect depends on the initial temperature of the gas. If the initial temperature is lower than the reversal temperature, the temperature of the gas is lowered. If the initial temperature is higher than the reversal temperature, the temperature of the gas is increased. The reversal temperature of hydrogen is 215K (-58.15 ℃), which is considerably lower than other gases, so a sudden temperature rise usually occurs when hydrogen is supplied to the hydrogen tank for storage.

종래 수소 탱크로 수소 보급 시 수소의 급격한 온도 상승을 회피하기 위하여 이를 냉각시키기 위해 별도의 냉각 유닛이 요구되는데, 냉각 유닛을 구동시키기 위해 외부로부터 전력을 공급받아야 하는 문제점이 있었다.  Conventionally, a separate cooling unit is required to cool the hydrogen tank in order to avoid a rapid increase in the temperature of hydrogen when hydrogen is supplied. However, there has been a problem in that power is supplied from the outside in order to drive the cooling unit.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1632859호(2016.06.16. 등록, 발명의 명칭: 수소 스테이션)에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1632859 (filed on June 16, 2016, entitled Hydrogen Station).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 액화연료의 기화 시 발생되는 냉열이 냉열전달부를 통해 전달되어 에너지효율을 향상시킬 수 있는 수소 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a hydrogen filling apparatus capable of improving energy efficiency by transmitting cold heat generated during vaporization of liquefied fuel through a cold / heat transfer unit.

본 발명에 따른 수소 충전 장치는: 액화연료가 저장되는 연료저장부; 상기 연료저장부와 연결되고, 상기 연료저장부로부터 액화연료를 공급받아 기화시켜 연료가스를 생성하는 기화부; 상기 기화부와 연결되며, 상기 기화부로부터 연료가스를 공급받아 수증기와 반응시켜 수소가스를 생성하는 개질부; 상기 개질부와 연결되고, 상기 개질부로부터 생성되는 수소가스를 압축시키는 수소압축부; 상기 수소압축부와 연결되며 상기 수소압축부에서 압축되는 수소가스가 저장되는 압축수소저장부; 상기 압축수소저장부로부터 공급받은 수소가스가 저장되는 수소충전부; 상기 압축수소저장부와 상기 수소충전부를 연결하는 충전유로부; 및 상기 수소압축부와 상기 충전유로부 중 적어도 어느 하나와 연결되며, 상기 수소압축부와 상기 충전유로부 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 수소냉각부;를 포함하고, 상기 수소냉각부는, 상기 기화부와 연결되어 상기 액화연료의 기화 시 발생되는 냉열을 전달받아 상기 수소압축부와 상기 충전유로부 중 적어도 어느 하나로 방출하는 냉열전달부;가 구비되는 것을 특징으로 한다.The hydrogen filling apparatus according to the present invention comprises: a fuel storage portion in which liquefied fuel is stored; A vaporizer connected to the fuel reservoir and generating a fuel gas by supplying the liquefied fuel from the fuel reservoir to vaporize the fuel; A reforming unit connected to the vaporization unit and supplied with fuel gas from the vaporization unit and reacting with the steam to generate hydrogen gas; A hydrogen compression unit connected to the reforming unit and compressing the hydrogen gas generated from the reforming unit; A compressed hydrogen storage unit connected to the hydrogen compression unit and storing hydrogen gas compressed by the hydrogen compression unit; A hydrogen charging unit for storing hydrogen gas supplied from the compressed hydrogen storage unit; A charging flow path connecting the compressed hydrogen storage part and the hydrogen charging part; And a hydrogen cooling unit connected to at least one of the hydrogen compression unit and the charging channel unit and cooling at least one of the hydrogen compression unit and the charging channel unit, And a coolant / heat transfer unit connected to the coolant passage and receiving the cool heat generated when the liquefied fuel is vaporized and discharging the coolant to at least one of the hydrogen compression unit and the filler channel unit.

또한, 수소 충전 장치는, 상기 기화부와 상기 개질부 사이에 설치되고, 상기 기화부에서 생성되는 연료가스로부터 동력을 전달받아 전기에너지를 발생시키는 에너지발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The hydrogen charging apparatus may further include an energy generating unit installed between the vaporizing unit and the reforming unit and receiving the power from the fuel gas generated in the vaporizing unit to generate electric energy.

또한, 상기 에너지발생부는, 상기 기화부에서 상기 개질부로 유동되는 연료가스의 압력 차이에 의해 발생되는 압력에너지가 전기에너지로 변환되는 것을 특징으로 한다.The energy generating unit is characterized in that the pressure energy generated by the pressure difference of the fuel gas flowing from the vaporizing unit to the reforming unit is converted into electric energy.

또한, 상기 에너지발생부는, 내부에 배치되는 제1회전축부와, 상기 제1회전축부 상에 설치되는 회전날개부가 구비되는 회전부; 및 상기 제1회전축부와 축 결합되도록 제2회전축부가 구비되고, 상기 제1회전축부로부터 회전력을 전달받아 전기에너지를 발생시키는 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The energy generating unit may include: a rotating unit having a first rotating shaft portion disposed therein and a rotating blade portion provided on the first rotating shaft portion; And a power generating unit having a second rotating shaft to be axially coupled to the first rotating shaft and generating electrical energy by receiving a rotational force from the first rotating shaft.

또한, 상기 에너지발생부는 상기 수소압축부와 전기적으로 연결되어 상기 수소압축부로 전기에너지를 공급하는 것을 특징으로 한다.The energy generating unit is electrically connected to the hydrogen compression unit to supply electric energy to the hydrogen compression unit.

또한, 수소 충전 장치는, 상기 개질부와 상기 수소압축부 사이에 설치되며, 상기 개질부에서 생성되는 수소가스를 저장하는 임시저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The hydrogen filling apparatus may further include a temporary storage unit, disposed between the reforming unit and the hydrogen compression unit, for storing the hydrogen gas generated in the reforming unit.

또한, 수소 충전 장치는, 상기 임시저장부와 상기 수소압축부는 수소배출라인으로 연결되고, 상기 수소배출라인 상에 설치되어 상기 임시저장부에서 상기 수소압축부로 공급되는 수소가스의 배출을 제어하는 배출밸브부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrogen filling apparatus may further comprise a hydrogen storage tank connected to the hydrogen storage tank, the hydrogen storage tank, and the hydrogen storage tank, wherein the temporary storage and the hydrogen compression unit are connected to a hydrogen discharge line, And a valve unit.

본 발명에 따른 수소 충전 장치는, 수소냉각부가 별도의 전원을 공급받지 않고, 액화연료의 기화 시 방출되는 냉열을 흡수하여 수소압축부, 충전유로부를 냉각시킴으로 인하여 수소 충전 장치의 에너지효율을 향상시키는 효과가 있다.The hydrogen-cooling device according to the present invention improves the energy efficiency of the hydrogen-filling device by absorbing the cold heat released during vaporization of the liquefied fuel and cooling the hydrogen compression section and the charging passage without receiving a separate power source It is effective.

또한, 에너지발생부로 인하여 연료가스의 압력에너지 차이를 이용하여 전기에너지를 발생시키고, 이를 수소압축부 등에 공급함으로 인하여 수소 충전 장치의 에너지효율을 향상시키는 효과가 있다.Also, since the energy generating unit generates the electric energy by using the difference of the pressure energy of the fuel gas and supplies it to the hydrogen compression unit, the energy efficiency of the hydrogen filling device is improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전 장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지발생부를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다.1 is a conceptual diagram showing a hydrogen filling apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating an energy generating unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a control unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수소 충전 장치의 실시예들을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, embodiments of the hydrogen filling apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전 장치(1)는 연료저장부(10), 기화부(20), 개질부(30), 수소압축부(40), 압축수소저장부(50), 수소충전부(60), 수소냉각부(70), 에너지발생부(80), 임시저장부(90), 배출밸브부(95)를 포함한다.1 to 3, a hydrogen filling apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a fuel storage unit 10, a vaporization unit 20, a reforming unit 30, a hydrogen compression unit 40, And includes a compressed hydrogen storage unit 50, a hydrogen storage unit 60, a hydrogen cooling unit 70, an energy generation unit 80, a temporary storage unit 90, and a discharge valve unit 95.

연료저장부(10)는 액화연료(L)가 저장되는 것으로, 여기서 액화연료(L)는 액화천연가스(LIQUEFIED NATURAL GAS, LNG), 액화석유가스(LIQUEFIED PETROLEUM GAS, LPG) 등을 포함한다. 액화연료(L)는 액체 상태로 저장되었다가 기화부(20)로 공급된다.The fuel storage unit 10 stores liquefied fuel L in which liquefied fuel L includes liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), and the like. The liquefied fuel L is stored in a liquid state and is supplied to the vaporization unit 20.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기화부(20)는 연료저장부(10)에 연결되는 것으로, 연료저장부(10)로부터 LNG, LPG 등의 액화연료(L)를 공급받아 기화시켜 NG, PG 등의 연료가스(G)를 생성한다.1, a vaporizer 20 according to an embodiment of the present invention is connected to a fuel storage unit 10 and supplies a liquefied fuel L such as LNG or LPG from a fuel storage unit 10 And gasification (G) such as NG and PG is generated.

본 발명의 일 실시예에 따른 개질부(30)는 기화부(20)와 연결되는 것으로, 고온의 수증기(H20)가 공급되고, 기화부(20)로부터 연료가스(G)를 공급받아 수증기와 반응시켜 수소가스(H)를 생성한다.The reforming unit 30 according to an embodiment of the present invention is connected to the vaporizing unit 20 and is supplied with high temperature water vapor H20 and supplied with fuel gas G from the vaporizing unit 20, To generate hydrogen gas (H).

구체적으로 화학식 1, 화학식 2와 같은 반응이 이루어지며 일산화탄소(CO), 이산화탄소(C02), 수소(H2)등으로 이루어진 가스가 생성된다.Concretely, the reaction shown in the formulas (1) and (2) is performed and a gas composed of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), hydrogen (H2)

[화학식 1][Chemical Formula 1]

CH4(g) + H20(g) -> CO(g) +3H2CH4 (g) + H2O (g) - > CO (g) + 3H2

[화학식 2](2)

CO(g) + H20(g) -> CO2(g) +H2(g)CO (g) + H2O (g) - > CO2 (g) + H2 (g)

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소압축부(40)는 개질부(30)와 연결되는 것으로, 개질부(30)로부터 생성되는 수소가스(H)를 압축시킨다. 수소압축부(40)에서는 수소가스(H)가 고압으로 압축되며, 이에 따라 수소가스(H)의 온도도 상승한다. 1, the hydrogen compression unit 40 according to an embodiment of the present invention is connected to the reforming unit 30 and compresses the hydrogen gas H generated from the reforming unit 30. As shown in FIG. In the hydrogen compression section 40, the hydrogen gas H is compressed to a high pressure, so that the temperature of the hydrogen gas H also rises.

본 발명의 일 실시예에 따른 압축수소저장부(50)는 수소압축부(40)와 연결되는 것으로 수소압축부(40)에서 압축되는 수소가스(H)가 저장된다. The compressed hydrogen storage unit 50 according to an embodiment of the present invention is connected to the hydrogen compression unit 40 and stores the hydrogen gas H compressed by the hydrogen compression unit 40.

압축수소저장부(50)의 재질은 고압에서 내구성이 우수하고, 열전도도가 높은 알루미늄 또는 그에 상응하는 재질을 사용한다. The compressed hydrogen storage part 50 uses aluminum having high durability at high pressure and high thermal conductivity or a material corresponding thereto.

압축수소저장부(50)는 외벽과 내벽을 갖는 이중벽으로 형성될 수 있고, 압축수소저장부(50)의 외벽과 내벽 사이는 진공으로 형성될 수 있다. The compressed hydrogen storage part 50 may be formed as a double wall having an outer wall and an inner wall, and a vacuum may be formed between the outer wall and the inner wall of the compressed hydrogen storage part 50.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전부(60)는 압축수소저장부(50)로부터 공급받은 수소가스(H)가 저장되는 것으로, 수소가스(H)가 최종적으로 저장되도록 연료 전지 차량 등에 설치되는 저장탱크 등을 포함한다.1, the hydrogen charging unit 60 according to the embodiment of the present invention stores hydrogen gas H supplied from the compressed hydrogen storage unit 50, A storage tank installed in a fuel cell vehicle, and the like.

수소충전부(60)의 재질은 고압, 저온에서 내구성이 우수하고, 열전도도가 높은 알루미늄 또는 그에 상응하는 재질을 사용한다. The material of the hydrogen charging unit 60 is aluminum, which has high durability at high pressure and low temperature and high thermal conductivity, or a material corresponding thereto.

수소충전부(60)는 외벽과 내벽을 갖는 이중벽으로 형성될 수 있고, 수소충전부(60)의 외벽과 내벽 사이는 진공으로 형성될 수 있다.The hydrogen charging unit 60 may be formed as a double wall having an outer wall and an inner wall, and a vacuum between the outer wall and the inner wall of the hydrogen charging unit 60 may be formed.

수소충전부(60)의 내부에는 유입된 수소가스(H)가 저장되도록 탄소 계열의 수소저장물질이 내장될 수 있다. 수소저장물질은 탄소 나노튜브(CARBON NANOTUBE, CNT) 또는 MOF(METAL ORGANIC FRAMEWORKS) 또는 불순물(도펀트) 금속을 포함한다. A hydrogen storage material of carbon series may be embedded in the hydrogen charging unit 60 to store the hydrogen gas H introduced therein. The hydrogen storage material includes carbon nanotubes (CARBON NANOTUBE, CNT) or MOF (metal organic framework) or an impurity (dopant) metal.

이러한 수소저장물질은 극저온에서 저장이 잘되는 특성을 가지며, 고체 표면에 물리적 흡착에 의해 체적 에너지 밀도가 크게 증가되는 특성이 있다. These hydrogen storage materials have a property of being stored at a cryogenic temperature and have a characteristic in which volumetric energy density is greatly increased by physical adsorption on a solid surface.

고압, 저온 조건에서 반데르발스 힘(VAN DER WAALS FORCE)DP 의해 물리적 흡착이 일어나며, 물리적 결합이므로 결합 에너지가 작아 약간의 감압 또는 승온에 의해 수소 탈착이 용이한 효과가 있다.The physical adsorption occurs due to the van der Waals force (DP) under the high pressure and low temperature conditions, and since the bonding is a physical bonding, the binding energy is small and the hydrogen desorption can be facilitated by a slight decompression or elevation of temperature.

충전유로부(55)는 압축수소저장부(50)와 수소충전부(60)를 연결하는 것으로 배관 등으로 형성될 수 있고, 충전유로부(55)는 열전도도가 우수한 고압 동관 또는 알루미늄 배관으로 형성된다. The charging passage portion 55 may be formed of a pipe or the like by connecting the compressed hydrogen storage portion 50 and the hydrogen charging portion 60 and the filling passage portion 55 may be formed of a high pressure copper pipe or an aluminum pipe having excellent thermal conductivity. do.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소냉각부(70)는 수소압축부(40)와 충전유로부(55) 중 적어도 어느 하나와 직간접적으로 연결되는 것으로, 수소압축부(40)와 충전유로부(55) 구체적으로, 압축수소저장부(50)로부터 수소충전부(60)로 유동되는 수소가스(H) 중 적어도 어느 하나와의 열교환을 통해 수소가스(H)를 냉각시킨다. 1, the hydrogen cooling unit 70 according to an embodiment of the present invention is directly or indirectly connected to at least one of the hydrogen compression unit 40 and the charging passage unit 55, The hydrogen gas H is cooled by exchanging heat with at least one of the hydrogen passage portion 40 and the charging passage portion 55 and the hydrogen gas H flowing from the compressed hydrogen storage portion 50 to the hydrogen charging portion 60 .

본 발명의 일 실시예에 따른 수소냉각부(70)는 기화부(20)와 연결되어 액화연료(L)의 기화 시 발생되는 냉열(2)을 흡수하여 수소압축부(40) 또는 압축수소저장부(50)로 방출한다. The hydrogen cooling unit 70 according to an embodiment of the present invention is connected to the vaporization unit 20 to absorb the cold heat 2 generated when the liquefied fuel L is vaporized, (50).

기화부(20)에서는 액화연료(L)가 기화되어 연료가스(G)로 되는 흡열 반응이 일어나고, 이러한 흡열 반응에서 액화연료(L)가 열을 흡수하는 것은 열역학적 관점에서 냉열(2)을 방출하는 것으로 볼 수 있다. In the vaporizing section 20, an endothermic reaction occurs in which the liquefied fuel L is vaporized and becomes the fuel gas G. In the endothermic reaction, the liquefied fuel L absorbs heat, which causes the cold heat 2 to be released .

액화연료(L)가 열을 흡수하며 연료가스(G)가 되고, 방출되는 냉열(2)은 냉열전달부(71)를 통해 수소압축부(40), 압축수소저장부(50)로 유동된다. The liquefied fuel L absorbs heat and becomes the fuel gas G and the discharged cold heat 2 flows to the hydrogen compression section 40 and the compressed hydrogen storage section 50 through the cold heat transfer section 71 .

본 발명의 일 실예에 따른 냉열전달부(71)는 배관 형상으로 형성되어 기화부(20)와 수소압축부(40) 또는 압축수소저장부(50) 사이에 설치될 수 있고, 냉열전달부(71)의 내부에는 PCM(PHASE CHANGE MATERIAL)이 충진될 수 있다.The cold heat transfer unit 71 according to an embodiment of the present invention may be formed in a pipe shape and installed between the vaporizing unit 20 and the hydrogen compression unit 40 or the compressed hydrogen storage unit 50, 71 may be filled with PCM (PHASE CHANGE MATERIAL).

여기서 말하는 PCM은 상변화물질로서 물질의 상변화과정을 통하여 많은 양의 열에너지를 축적하거나 저장된 열에너지를 방출하는 것으로, 구체적으로 기화부(20)에서 액화연료(L)가 연료가스(G)로 기화하는 과정에서 방출되는 냉열(2)을 흡수한다.The PCM is a phase change material that accumulates a large amount of heat energy or releases stored heat energy through a phase change process of the material. Specifically, in the vaporization unit 20, the liquefied fuel L is vaporized And absorbs the cold heat (2) that is emitted during the process.

냉열전달부(71)는 기화부(20)에서 흡수한 냉열(2)을 수소압축부(40) 또는 압축수소저장부(50)로 방출하여 수소압축부(40), 압축수소저장부(50)에서 충전유로부(55)를 통해 수소충전부(60)로 공급되는 고온의 수소가스(H)를 냉각시켜 온도를 저하시킨다. The cold / heat transmitting unit 71 discharges the cold heat 2 absorbed by the vaporizing unit 20 to the hydrogen compressing unit 40 or the compressed hydrogen storing unit 50 and supplies the hydrogen to the hydrogen compressing unit 40, the compressed hydrogen storing unit 50 , The high temperature hydrogen gas (H) supplied to the hydrogen charging section (60) through the charging flow path (55) is cooled to lower the temperature.

이로 인하여 고온, 고압의 수소가스(H)로 인한 폭발을 방지할 수 있는 효과가 있다.Thereby, it is possible to prevent the explosion due to the high temperature and high pressure hydrogen gas (H).

본 발명에서는 냉열전달부(71)에 PCM이 충진되어 기화부(20)에서 수소압축부(40), 압축수소저장부(50)로 방출되는 냉열(2)을 흡수하고, 흡수한 냉열(2)을 수소압축부(40), 압축수소저장부(50)에서 충전유로부(55)를 통해 수소충전부(60)로 유동되는 수소가스(H)에 방출한다.In the present invention, PCM is filled in the cold heat transfer part 71 to absorb the cold heat 2 discharged from the vaporizing part 20 to the hydrogen compressing part 40 and the compressed hydrogen storage part 50, Is discharged from the compressed hydrogen storage section 50 to the hydrogen gas H flowing to the hydrogen charging section 60 through the hydrogen passage section 55 in the hydrogen compression section 40 and the compressed hydrogen storage section 50.

다시 말해 냉열전달부(71)는 수소압축부(40)에서 발생되는 열, 압축수소저장부(50)에서 수소충전부(60)로 유동되는 고온의 수소가스(H)에서 방생되는 열을 흡수하여 수소압축부(40) 및 충전유로부(55), 구체적으로 압축수소저장부(50)에서 수소충전부(60)로 유동되는 수소가스(H)를 냉각시키는 효과가 있다.In other words, the cool / heat transfer unit 71 absorbs heat generated in the hydrogen compression unit 40, heat generated in the high-temperature hydrogen gas H flowing from the compressed hydrogen storage unit 50 to the hydrogen charging unit 60 There is an effect of cooling the hydrogen compression section 40 and the charging flow passage section 55 and specifically the hydrogen gas H flowing from the compressed hydrogen storage section 50 to the hydrogen charging section 60.

수소냉각부(70), 구체적으로 냉열전달부(71)로 인하여 수소 충전 장치(1)에서 수소압축부(40), 압축수소저장부(50)에서 고온, 고압의 상태로 저장되어 충전유로부(55)를 통해 수소충전부(60)로 유동되는 수소가스(H)를 냉각시키기 위한 별도의 냉각설비가 요구되지 않는 효과가 있다.And is stored in the hydrogen compression unit 40 and the compressed hydrogen storage unit 50 at a high temperature and a high pressure in the hydrogen filling apparatus 1 due to the hydrogen cooling unit 70, There is an effect that a separate cooling facility for cooling the hydrogen gas H flowing to the hydrogen charging unit 60 through the hydrogen supply unit 55 is not required.

액화연료(L)의 기화 시 방출되는 냉열(2)을 회수하여 수소압축부(40) 또는 충전유로부(55), 구체적으로 압축수소저장부(50)에서 수소충전부(60)로 유동되는 수소가스(H)에 방출함으로 인하여 고온의 수소압축부(40), 수소가스(H)를 냉각시켜 고온의 수소가스(H)로 인한 폭발을 방지할 수 있는 효과가 있다. The hydrogen stored in the hydrogen compression section 40 or the filling passage section 55 and specifically the hydrogen storage section 50 from the compressed hydrogen storage section 50 is recovered by recovering the cold heat 2 released during the vaporization of the liquefied fuel L, It is possible to prevent the explosion due to the high temperature hydrogen gas (H) by cooling the high temperature hydrogen compression section (40) and the hydrogen gas (H).

냉열전달부(71)에는 배관이 형성되어 냉매가 충진되고, 배관 내부에서 냉매가 순환되며 수소압축부(40), 충전유로부(55)로 유동되는 수소가스(H)와의 열교환을 통해 수소압축부(40), 수소가스(H)를 냉각시키는 등 다양한 변형실시가 가능하다.The refrigerant is circulated in the piping and the refrigerant is circulated in the cooling / heating unit 71. The refrigerant is circulated in the piping, and the refrigerant is heat-exchanged with the hydrogen gas H flowing into the hydrogen- (40) and the hydrogen gas (H).

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지발생부(80)는 기화부(20)와 개질부(30) 사이에 설치되는 것으로, 기화부(20)에서 생성되는 연료가스(G)로부터 동력을 전달받아 전기에너지(E)를 발생시킨다. 에너지발생부(80)는 회전부(81), 발전부(82)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an energy generating unit 80 according to an embodiment of the present invention is installed between a vaporizing unit 20 and a reforming unit 30 and includes a fuel gas G To generate electric energy (E). The energy generation unit 80 includes a rotation unit 81 and a power generation unit 82.

도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부(81)는 제1회전축부(811), 회전날개부(813)를 포함한다. 제1회전축부(811)는 내부에 회전가능하게 설치되고, 회전날개부(813)는 제1회전축부(811) 상에 결합되어 제1회전축부(811)와 함께 회전한다. 1 and 2, the rotation unit 81 according to an embodiment of the present invention includes a first rotation axis portion 811 and a rotation wing portion 813. The first rotary shaft portion 811 is rotatably installed inside and the rotary blade portion 813 is coupled to the first rotary shaft portion 811 and rotates together with the first rotary shaft portion 811.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전부(82)는 제1회전축부(811)로부터 회전력을 전달받아 전기에너지(E)를 발생시키는 것으로, 제2회전축부(821)를 포함한다.The power generation unit 82 according to an embodiment of the present invention receives the rotational force from the first rotational axis unit 811 to generate the electric energy E and includes the second rotational axis unit 821. [

발전부(82)는 교류 또는 직류발전기로 형성될 수 있다. 발전부(82)의 출력 전압은 발전부(82)를 구동하는 회전력에 비례하므로, 회전력을 증가시키기 위해 증속기(도면 미 도시) 등이 설치될 수 있다.The power generation section 82 may be formed of an AC or DC generator. Since the output voltage of the power generation section 82 is proportional to the rotation force for driving the power generation section 82, a speed increasing device (not shown) or the like may be installed to increase the rotational force.

제2회전축부(821)는 제1회전축부(811)와 축 결합되며, 제1회전축부(811)가 회전됨에 따라 함께 회전한다. 이로 인하여 회전부(81), 구체적으로 제1회전축부(811)로부터 회전력을 전달받아 회전에너지를 전기에너지(E)로 변환시킬 수 있는 효과가 있다.The second rotary shaft portion 821 is axially coupled to the first rotary shaft portion 811 and rotates together as the first rotary shaft portion 811 rotates. Accordingly, there is an effect that rotational force is received from the rotating portion 81, specifically, the first rotating shaft portion 811, and rotational energy is converted into electric energy (E).

에너지발생부(80)는 기화부(20)에서 개질부(30)로 유동되는 연료가스(G)의 압력 차이에 의해 발생되는 압력에너지가 전기에너지(E)로 변환된다.The energy generating unit 80 converts the pressure energy generated by the pressure difference of the fuel gas G flowing from the vaporizing unit 20 to the reforming unit 30 into the electric energy E. [

구체적으로, 기화부(20)에서 공급되는 연료가스(G)는 고압 상태로 에너지발생부(80)로 유입되고, 유입되는 연료가스(G)는 회전부(81)를 구동시키면서 압력이 강하된다. Specifically, the fuel gas G supplied from the vaporizing unit 20 flows into the energy generating unit 80 in a high pressure state, and the pressure of the introduced fuel gas G decreases while driving the rotating unit 81.

에너지발생부(80)로 공급되는 연료가스(G)에 비해 에너지발생부(80)로부터 방출되는 연료가스(G)는 압력이 상대적으로 낮게 형성되며 개질부(30)로 유입된다.The fuel gas G discharged from the energy generating unit 80 is relatively lower in pressure than the fuel gas G supplied to the energy generating unit 80 and flows into the reforming unit 30. [

에너지발생부(80)로 인하여 연료가스(G)의 압력에너지의 변화를 전기에너지(E)로 변환하여 생산된 전기에너지(E)를 수소압축부(40) 등에 공급할 수 있어 수소 충전 장치(1)의 에너지효율이 향상되는 효과가 있다.The energy generating unit 80 can convert the change of the pressure energy of the fuel gas G into the electric energy E and supply the produced electric energy E to the hydrogen compression unit 40, ) Is improved.

본 발명의 일 실시예에 따른 임시저장부(90)는 개질부(30)와 수소압축부(40) 사이에 설치되는 것으로, 개질부(30)에서 생성되는 수소가스(H)를 저장한다. The temporary storage unit 90 according to an embodiment of the present invention is installed between the reforming unit 30 and the hydrogen compression unit 40 and stores the hydrogen gas H generated in the reforming unit 30.

이로 인하여 상시 작동되어야 하는 개질부(30)에서 지속적으로 생성되는 수소가스(H)가 소정 압력 값 또는 소정 용량에 도달할 때까지 임시적으로 저장하고, 수소압축부(40)에 소모되는 에너지를 절감시키는 효과가 있다.Therefore, it is possible to temporarily store the hydrogen gas H generated continuously by the reforming unit 30 to be operated at all times until a predetermined pressure value or a predetermined capacity is reached, and to reduce the energy consumed in the hydrogen compression unit 40 .

도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임시저장부(90)에는 감지부(91)가 설치되고, 감지부(91)는 임시저장부(90) 내 수소가스(H)의 압력, 용량 등을 측정하여 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(93)에 전달한다.2 and 3, a sensing unit 91 is installed in the temporary storage unit 90 according to an embodiment of the present invention and a sensing unit 91 senses the hydrogen gas H And converts it into an electrical signal, and transmits it to the control unit 93. The control unit 93 receives the electric signal,

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(93)는 감지부(91)와 전기적으로 연결되는 것으로, 배출밸브부(95)의 구동을 제어한다. Referring to FIG. 3, the controller 93 according to an embodiment of the present invention is electrically connected to the sensing unit 91, and controls the driving of the discharge valve unit 95.

본 발명의 일 실시예에 따른 배출밸브부(95)는 임시저장부(90)와 수소압축부(40) 사이, 구체적으로 수소배출라인(5) 상에 설치되어 임시저장부(90)에서 수소압축부(40)로 공급되는 수소가스(H)의 배출을 제어한다. The discharge valve unit 95 according to the embodiment of the present invention is installed between the temporary storage unit 90 and the hydrogen compression unit 40, specifically, on the hydrogen discharge line 5, And controls the discharge of the hydrogen gas (H) supplied to the compression section (40).

이로 인하여 임시저장부(90)에 저장되는 수소가스(H)가 소정 압력 값 또는 소정 용량에 도달 시 배출밸브부(95)를 개방하여 수소압축부(40)에 공급하도록 한다.Thus, when the hydrogen gas H stored in the temporary storage unit 90 reaches a predetermined pressure value or a predetermined capacity, the discharge valve unit 95 is opened and supplied to the hydrogen compression unit 40.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명한다.Hereinafter, the operation principle and effects of the hydrogen filling apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

도 1을 참조하면, 연료저장부(10)에는 LNG, LPG 등의 액화연료(L)가 저장되고, 액화연료(L)는 기화부(20)로 공급되어 흡열 반응을 통해 고압의 NG, PG 등의 연료가스(G)로 기화된다.1, the liquefied fuel L such as LNG or LPG is stored in the fuel storage unit 10 and the liquefied fuel L is supplied to the vaporizing unit 20 to generate high pressure NG, PG And the like.

고온, 고압 상태의 연료가스(G)는 개질부(30)로 공급되며, 기화부(20)와 개질부(30) 사이에 설치되는 에너지발생부(80)를 통과한다. 고압 상태의 연료가스(G)는 에너지발생부(80)를 통과하며 회전날개부(813), 제1회전축부(811)를 회전시킨다.The fuel gas G in the high temperature and high pressure state is supplied to the reforming section 30 and passes through the energy generating section 80 provided between the vaporizing section 20 and the reforming section 30. The fuel gas G in a high pressure state passes through the energy generating portion 80 and rotates the rotating blade portion 813 and the first rotating shaft portion 811.

제1회전부(81)는 제1회전축부(811)와 축 결합되는 제2회전축부(821)로 회전력을 전달하고, 제2회전축부(821)가 구비되는 발전부(82)는 회전력을 전기에너지(E)로 변환 생산한다. The first rotation part 81 transmits a rotational force to the second rotation axis part 821 which is axially coupled to the first rotation axis part 811 and the power generation part 82 provided with the second rotation axis part 821 rotates the electric power Energy (E).

에너지발생부(80)에서 전기에너지(E)가 생성됨으로 인하여 이를 수소압축부(40) 등의 전원으로 공급할 수 있고, 수소 충전 장치(1)의 에너지 효율이 향상되는 효과가 있다.The electric energy E is generated in the energy generating unit 80 so that it can be supplied to the power source of the hydrogen compression unit 40 or the like and the energy efficiency of the hydrogen charging device 1 is improved.

이에 더하여 기화부(20)로부터 고압의 연료가스(G)가 에너지발생부(80)를 통과하면서 압력이 저하되면서 기화부(20)에서 배출되는 연료가스(G)에 비해 상대적으로 저압 상태로 개질부(30)로 공급된다. In addition, when the high-pressure fuel gas G passes through the energy generating unit 80 from the vaporizing unit 20 and the pressure is lowered, the gas G is reformed to a relatively low pressure state as compared with the fuel gas G discharged from the vaporizing unit 20. [ (30).

이로 인하여 개질부(30)에서 일어나는 개질 반응의 효율이 증가되는 효과가 있다. Thereby, the efficiency of the reforming reaction occurring in the reforming unit 30 is increased.

개질부(30)릍 통과하면서 화학 반응을 통해 수소가스(H)가 생성되고, 생성된 수소가스(H)는 수소압축부(40)로 공급된다. 수소압축부(40)에서 수소가스(H)를 저장가능하게 고압 상태로 압축한다. The hydrogen gas H is generated through the chemical reaction while passing through the reforming section 30 and the generated hydrogen gas H is supplied to the hydrogen compression section 40. The hydrogen compression section (40) compresses the hydrogen gas (H) into a high pressure state for storage.

개질부(30)와 수소압축부(40) 사이에는 임시저장부(90)가 설치되고, 개질부(30)를 통해 생성되는 수소가스(H)가 소정 압력, 용량에 도달할 때까지 수소가스(H)를 임시적으로 저장하여 수소압축부(40)의 불필요한 구동을 억제하고, 수소 충전 장치(1)의 효율을 향상시킬 수 있다. A temporary storage unit 90 is provided between the reforming unit 30 and the hydrogen compression unit 40 and the hydrogen gas H generated through the reforming unit 30 is supplied with hydrogen gas It is possible to temporarily store the hydrogen storage portion H to suppress the unnecessary driving of the hydrogen compression portion 40 and to improve the efficiency of the hydrogen filling device 1. [

임시저장부(90)와 수소압축부(40)는 수소배출라인(5)으로 연결되고, 수소배출라인(5) 상에 설치되는 배출밸브부(95)가 제어부(93)에 의해 개폐되며 수소가스(H)를 전달한다. The temporary storage unit 90 and the hydrogen compression unit 40 are connected to the hydrogen discharge line 5 and the discharge valve unit 95 installed on the hydrogen discharge line 5 is opened and closed by the control unit 93, And transfers the gas (H).

수소압축부(40)는 수소가스(H)를 고압 상태로 압축하는 것으로, 이 과정에서 많은 열이 발생되며, 수소가스(H)는 고압, 고온 상태로 압축되어 저장된다. The hydrogen compression unit 40 compresses the hydrogen gas H to a high pressure state. In this process, a lot of heat is generated, and the hydrogen gas H is compressed and stored at high pressure and high temperature.

수소압축부(40)에서 압축되는 수소가스(H)는 압축수소저장부(50)에 저장되고, 이는 충전유로부(55)를 통해 수소충전부(60)에 공급되며 최종적으로 수소충전부(60)에 저장된다. The hydrogen gas H compressed by the hydrogen compression unit 40 is stored in the compressed hydrogen storage unit 50 and supplied to the hydrogen charging unit 60 through the charging channel unit 55 and finally supplied to the hydrogen charging unit 60. [ / RTI >

수소충전부(60)는 연료 전지 차량 등에 설치되는 수소탱크 등을 포함하고, 수소충전부(60)에 저장되는 수소가스(H)는 압축수소저장부(50)에 저장되는 수소가스(H)에 비해 온도가 낮도록 냉각 처리가 요구된다.The hydrogen charging unit 60 includes a hydrogen tank or the like installed in the fuel cell vehicle or the like and the hydrogen gas H stored in the hydrogen charging unit 60 is compared with the hydrogen gas H stored in the compressed hydrogen storage unit 50 A cooling process is required to lower the temperature.

수소냉각부(70)는 수소압축부(40)와 충전유로부(55) 중 적어도 어느 하나와 연결되는 것으로, 수소압축부(40)와, 충전유로부(55) 구체적으로 압축수소저장부(50)로부터 수소충전부(60)로 유동되는 수소가스(H)를 냉각시킨다. The hydrogen cooling unit 70 is connected to at least one of the hydrogen compression unit 40 and the charging channel unit 55 and includes a hydrogen compression unit 40 and a filling channel unit 55, 50) to the hydrogen charging section (60).

수소냉각부(70), 구체적으로 냉열전달부(71)는 기화부(20)와 연결되어 액화연료(L)의 기화 시 발생되는 냉열(2)을 전달받아 수소압축부(40) 또는 압축수소저장부(50)로 방출한다. The hydrogen cooling unit 70 is connected to the vaporizing unit 20 to receive the cold heat 2 generated during the vaporization of the liquefied fuel L to be supplied to the hydrogen compressing unit 40 or the compressed hydrogen And discharges it to the storage section 50.

이로 인하여 수소가스(H) 압축 시 많은 열이 발생되는 수소압축부(40)를 냉각하는 효과가 있다.This has the effect of cooling the hydrogen compression section 40 where much heat is generated during the hydrogen gas (H) compression.

이에 더하여 충전유로부(55)를 냉각, 즉 수소충전부(60)로 공급되는 수소가스(H)를 냉각시켜, 고온의 수소가스(H)로 인해 수소충전 시 발생될 위험이 있는 폭발을 방지하는 효과가 있다.In addition to this, the charging channel portion 55 is cooled, that is, the hydrogen gas H supplied to the hydrogen charging portion 60 is cooled to prevent the explosion which may occur at the time of filling the hydrogen due to the high temperature hydrogen gas (H) It is effective.

수소냉각부(70), 구체적으로 냉열전달부(71)는 별도의 전원을 공급받지 않고 액화연료(L)의 기화 시 방출되는 냉열(2)을 이용하여 수소압축부(40), 충전유로부(55)를 냉각시켜 수소 충전 장치(1)의 에너지효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The hydrogen cooling unit 70, specifically, the cold / heat transfer unit 71 is connected to the hydrogen compression unit 40, the charge flow path unit 70, and the fuel cell unit 70 using the cold heat 2, which is released during vaporization of the liquefied fuel L, It is possible to improve the energy efficiency of the hydrogen filling apparatus 1 by cooling the fuel cell stack 55.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

1: 수소 충전 장치 2: 냉열
L: 액화연료 G: 연료가스
H: 수소가스 E: 전기에너지
5: 수소배출라인 10: 가스저장부
20: 기화부 30: 개질부
40: 수소압축부 50: 압축수소저장부
55: 충전유로부 60: 수소충전부
70: 수소냉각부 71: 냉열전달부
80: 에너지발생부 81: 회전부
811: 제1회전축부 813: 회전날개부
82: 발전부 821: 제2회전축부
90: 임시저장부 91: 감지부
93: 제어부 95: 배출밸브부1: hydrogen filling device 2: cold heat
L: liquefied fuel G: fuel gas
H: hydrogen gas E: electric energy
5: hydrogen discharge line 10: gas storage part
20: vaporizer 30: reformer
40: hydrogen compression unit 50: compressed hydrogen storage unit
55: Charging passage part 60: Hydrogen charging part
70: hydrogen cooling unit 71: cold /
80: energy generating unit 81:
811: first rotating shaft part 813: rotating blade part
82: power generation section 821: second rotating shaft section
90: Temporary storage unit 91:
93: control part 95: discharge valve part

Claims (7)

액화연료가 저장되는 연료저장부;
상기 연료저장부와 연결되고, 상기 연료저장부로부터 액화연료를 공급받아 기화시켜 연료가스를 생성하는 기화부;
상기 기화부와 연결되며, 상기 기화부로부터 연료가스를 공급받아 수증기와 반응시켜 수소가스를 생성하는 개질부;
상기 개질부와 연결되고, 상기 개질부로부터 생성되는 수소가스를 압축시키는 수소압축부;
상기 수소압축부와 연결되며 상기 수소압축부에서 압축되는 수소가스가 저장되는 압축수소저장부;
상기 압축수소저장부로부터 공급받은 수소가스가 저장되는 수소충전부;
상기 압축수소저장부와 상기 수소충전부를 연결하는 충전유로부; 및
상기 수소압축부와 상기 충전유로부 중 적어도 어느 하나와 연결되며, 상기 수소압축부와 상기 충전유로부 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 수소냉각부;를 포함하고,
상기 수소냉각부는, 상기 기화부와 연결되어 상기 액화연료의 기화 시 발생되는 냉열을 전달받아 상기 수소압축부와 상기 충전유로부 중 적어도 어느 하나로 방출하는 냉열전달부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 수소 충전 장치.
A fuel storage portion in which liquefied fuel is stored;
A vaporizer connected to the fuel reservoir and generating a fuel gas by supplying the liquefied fuel from the fuel reservoir to vaporize the fuel;
A reforming unit connected to the vaporization unit and supplied with fuel gas from the vaporization unit and reacting with the steam to generate hydrogen gas;
A hydrogen compression unit connected to the reforming unit and compressing the hydrogen gas generated from the reforming unit;
A compressed hydrogen storage unit connected to the hydrogen compression unit and storing hydrogen gas compressed by the hydrogen compression unit;
A hydrogen charging unit for storing hydrogen gas supplied from the compressed hydrogen storage unit;
A charging flow path connecting the compressed hydrogen storage part and the hydrogen charging part; And
And a hydrogen cooling unit connected to at least one of the hydrogen compression unit and the charging channel unit and cooling at least one of the hydrogen compression unit and the charging channel unit,
Wherein the hydrogen cooling unit includes a cold heat transfer unit connected to the vaporizing unit and receiving cold heat generated when vaporizing the liquefied fuel and discharging the cold heat to at least one of the hydrogen compression unit and the charging channel unit. Charging device.
제1항에 있어서,
상기 기화부와 상기 개질부 사이에 설치되고, 상기 기화부에서 생성되는 연료가스로부터 동력을 전달받아 전기에너지를 발생시키는 에너지발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an energy generating unit installed between the vaporizing unit and the reforming unit and receiving an electric power from the fuel gas generated in the vaporizing unit to generate electric energy.
제2항에 있어서,
상기 에너지발생부는, 상기 기화부에서 상기 개질부로 유동되는 연료가스의 압력 차이에 의해 발생되는 압력에너지가 전기에너지로 변환되는 것을 특징으로 하는 수소 충전 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the energy generating unit converts the pressure energy generated by the pressure difference of the fuel gas flowing from the vaporizing unit to the reforming unit into electric energy.
제3항에 있어서,
상기 에너지발생부는,
내부에 배치되는 제1회전축부와, 상기 제1회전축부 상에 설치되는 회전날개부가 구비되는 회전부; 및
상기 제1회전축부와 축 결합되도록 제2회전축부가 구비되고, 상기 제1회전축부로부터 회전력을 전달받아 전기에너지를 발생시키는 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전 장치.
The method of claim 3,
Wherein the energy generating unit comprises:
A rotating part having a first rotating shaft part disposed inside the first rotating shaft part and a rotating blade part provided on the first rotating shaft part; And
And a power generating unit having a second rotating shaft to be axially coupled with the first rotating shaft and generating electrical energy by receiving rotational force from the first rotating shaft.
제4항에 있어서,
상기 에너지발생부는 상기 수소압축부와 전기적으로 연결되어, 상기 수소압축부로 전기에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 수소 충전 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the energy generating unit is electrically connected to the hydrogen compressing unit to supply electric energy to the hydrogen compressing unit.
제1항에 있어서,
상기 개질부와 상기 수소압축부 사이에 설치되며, 상기 개질부에서 생성되는 수소가스를 저장하는 임시저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전 장치.
The method according to claim 1,
And a temporary storage unit disposed between the reforming unit and the hydrogen compression unit and storing hydrogen gas generated in the reforming unit.
제6항에 있어서,
상기 임시저장부와 상기 수소압축부는 수소배출라인으로 연결되고,
상기 수소배출라인 상에 설치되어 상기 임시저장부에서 상기 수소압축부로 공급되는 수소가스의 배출을 제어하는 배출밸브부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전 장치.The method according to claim 6,
Wherein the temporary storage and the hydrogen compression unit are connected to a hydrogen discharge line,
And a discharge valve unit installed on the hydrogen discharge line for controlling discharge of hydrogen gas supplied from the temporary storage unit to the hydrogen compression unit.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200133471A (en) 2019-05-20 2020-11-30 하이리움산업(주) Mobile liquid and gas hydrogen- refulling apparatus
KR20210108043A (en) 2020-02-25 2021-09-02 박경수 Mobile hydrogen charging system
KR102467179B1 (en) * 2021-12-14 2022-11-17 (주)제아이엔지 Liquid hydrogen vaporizer and hydrogen station comprising the liquid hydrogen vaporizer
WO2024162583A1 (en) * 2023-02-03 2024-08-08 에스케이이엔에스 주식회사 Expansion system for improving off-site hydrogen charging station

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220077299A (en) 2020-12-01 2022-06-09 범한산업 주식회사 A Hybrid Multi Liquefied Hydrogen Pump Assembly
KR102571937B1 (en) * 2021-12-22 2023-08-30 주식회사 한국가스기술공사 Liquid hydrogen fueling system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070076094A (en) * 2006-01-17 2007-07-24 삼성에스디아이 주식회사 Fuel supply apparatus and fuel cell system using same
JP2008202619A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Hitachi Plant Technologies Ltd Hydrogen station
KR101169748B1 (en) * 2009-10-29 2012-07-30 서울과학기술대학교 산학협력단 Hydrogen storage system of ultra low temperature and press type using lng cold energy
KR20140086205A (en) * 2012-12-28 2014-07-08 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system capable of additional power generation using high-pressure fuel for ship

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070076094A (en) * 2006-01-17 2007-07-24 삼성에스디아이 주식회사 Fuel supply apparatus and fuel cell system using same
JP2008202619A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Hitachi Plant Technologies Ltd Hydrogen station
KR101169748B1 (en) * 2009-10-29 2012-07-30 서울과학기술대학교 산학협력단 Hydrogen storage system of ultra low temperature and press type using lng cold energy
KR20140086205A (en) * 2012-12-28 2014-07-08 대우조선해양 주식회사 Fuel cell generation system capable of additional power generation using high-pressure fuel for ship

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200133471A (en) 2019-05-20 2020-11-30 하이리움산업(주) Mobile liquid and gas hydrogen- refulling apparatus
US11346502B2 (en) 2019-05-20 2022-05-31 Hylium Industries, Inc. Mobile liquid and gaseous hydrogen refueling apparatus
KR20210108043A (en) 2020-02-25 2021-09-02 박경수 Mobile hydrogen charging system
KR102467179B1 (en) * 2021-12-14 2022-11-17 (주)제아이엔지 Liquid hydrogen vaporizer and hydrogen station comprising the liquid hydrogen vaporizer
WO2024162583A1 (en) * 2023-02-03 2024-08-08 에스케이이엔에스 주식회사 Expansion system for improving off-site hydrogen charging station

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