KR20190080248A - 연료전지용 습공기 공급 시스템 - Google Patents

연료전지용 습공기 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

연료전지용 습공기 공급 시스템에 대한 발명이 개시된다. 개시된 연료전지용 습공기 공급 시스템은, 연료전지 반응을 통해 전기를 생산하는 연료전지 스택과, 연료전기 스택에 공기를 공급하는 공기공급부와, 연료전지 스택에서 배출되는 수분을 회수하는 수분회수부와, 수분회수부에서 회수된 수분을 이용하여 공기공급부에서 송풍되는 공기를 통해 연료전지 스택에 공급하여 가습하는 수분공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지용 습공기 공급 시스템{HUMID AIR SUPPLY SYSTEM FOR FUEL CELL}
본 발명은 연료전지용 습공기 공급 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 연료전지 스택의 냉각을 위해 송풍 공급되는 수분과 연료전지 반응으로 생성된 수분을 함께 회수하여 저장 및 이동시켜 재활용함으로써, 연료전지의 성능을 개선시키고, 대용량 연료전지의 고온 운전을 가능하게 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지 시스템은 크게 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지 스택에 전기화학 반응에 필요한 산화제인 공기 중 산소를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 반응열을 시스템 외부로 배출하고 연료전지 스택의 운전 온도를 제어하는 스택냉각장치로 구성된다.
연료전지 시스템은 연료인 수소와 공기 중의 산소에 의한 전기화학 반응에 의해 전기를 발생시키고, 반응부산물로 열과 물을 배출하게 된다. 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)는, 수소이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매 전극층이 부착된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 반응 기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기 에너지를 전달하는 역할을 수행하는 가스 확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 셀을 전기적으로 연결하며, 반응 기체 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)을 포함하여 구성된다.
연료전지에서 연료인 수소와 산화제인 산소(공기)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드(연료극 또는 산화극)로 공급되고, 산소(공기)는 캐소드(공기극, 산소극 또는 환원극)로 공급된다.
한편, 종래의 공기 호흡형 연료전지 시스템의 구성은, 외부의 공기를 유입하여 연료전지 스택의 내부로 공급하는 냉각팬과, 냉각팬에서 공급되는 난류 공기를 층류 공기로 전환하여 연료전지 스택으로 공급하는 세공막부재를 포함하여 이루어진다.
그런데, 종래의 공기호흡형 연료전지 시스템은 대기가 건조한 상태에서는 수분 부족으로 인해 초기 구동이 어렵고, 시동 후에도 초기 성능이 현저하게 저하되며, 고온 운전시 열기에 의한 수분 증발로 인해 전해질막의 수화도가 낮아져 성능이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 공기호흡형 연료전지 시스템은 발열 문제로 대용량의 연료전지의 제작이 어렵다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
관련 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제2015-080171호(2015.07.09, 발명의 명칭: 공기 호흡형 연료전지 시스템 및 방법)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 연료전지 스택의 냉각을 위해 송풍 공급되는 수분과 연료전지 반응으로 생성된 수분을 함께 회수하여 저장 및 이동시켜 재활용함으로써, 연료전지의 성능을 개선시키고, 대용량 연료전지의 고온 운전을 가능하게 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템은, 연료전지 반응을 통해 전기를 생산하는 연료전지 스택; 상기 연료전기 스택에 공기를 공급하는 공기공급부; 상기 연료전지 스택에서 배출되는 수분을 회수하는 수분회수부; 및 상기 수분회수부에서 회수된 수분을 이용하여 상기 공기공급부에서 송풍되는 공기를 통해 상기 연료전지 스택에 공급하여 가습하는 수분공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기공급부는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 송풍팬은 레그부에 의해 지지되어 상기 연료전지 스택의 크기에 대응하게 설치되거나 상기 연료전지 스택의 크기에 비해 더 크게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수분회수부에서 회수된 수분을 응축하여 하측으로 이동시켜 저장하는 수분저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수분회수부는, 상기 연료전지 스택의 일측면과 연통되고, 내부에 공간이 형성되는 케이스부재; 및 상기 케이스부재의 내부에 설치되고, 수분을 모아주는 친수성필터부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 친수성필터부재는 다공성층을 갖는 소재로 이루어져 수분의 자중 또는 모세관 현상을 이용하여 회수된 수분을 응축하여 상기 수분저장부로 이동시켜 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수분공급부는, 상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부와 연결되고, 내부에 공간이 형성되는 관로부재; 상기 관로부재에 연결되고, 상기 공기공급부에 대응하는 위치에 배치되는 설치부재; 및 상기 관로부재와 상기 설치부재의 내부에 설치되어 상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부로 부터 상기 설치부재의 배출부로 수분을 이동시켜 상기 연료전지 스택을 가습하는 수분이동부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수분공급부는, 상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부와 연결되고, 내부에 공간이 형성되는 관로부재; 및 상기 관로부재의 내부에 설치되어 상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부로 부터 상기 관로부재의 배출부로 수분을 이동시켜 상기 연료전지 스택을 가습하는 수분이동부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수분이동부재는 다공성층을 갖는 소재로 이루어져 모세관 현상을 이용하여 상기 수분저장부에 저장된 수분을 상기 관로부재와 상기 설치부재 중 적어도 어느 하나를 거쳐 이동 및 배출하여 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템은, 연료전지 스택의 냉각을 위해 송풍 공급되는 수분과 연료전지 반응으로 생성된 수분을 함께 회수하여 저장 및 이동시켜 재활용함으로써, 연료전지의 성능을 개선시키고, 대용량 연료전지의 고온 운전을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 수분공급부에 친수성 다공성 층을 갖는 수분이동부재를 설치하여 별도의 구동력 없이도 모세관 현상을 이용하여 수분을 공급시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 수분회수부에 친수성 다공성 층을 갖는 친수성필터부재를 설치하므로 별도의 구동력 없이도 모세관 현상을 통해 수분을 이동시켜 수분저장부에 저장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 전체 구성도로서, 공기공급부가 수분공급부의 전측에 배치된 상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 연료전지 스택과 수분회수부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 수분회수부에서 연장부가 수분저장부로 연장되는 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 수분공급부의 단면 구성과 공기공급부를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 관로부재에서 수분이동부재가 걸림부에 걸린 상태를 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 전체 구성도로서, 공기공급부가 수분공급부의 후측에 배치된 상태도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 연료전지 스택과 수분회수부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 수분공급부의 단면 구성과 공기공급부를 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 전체 구성도로서, 공기공급부가 수분공급부의 전측에 배치된 상태도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 연료전지 스택과 수분회수부의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 수분회수부에서 연장부가 수분저장부로 연장되는 상태도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 수분공급부의 단면 구성과 공기공급부를 보인 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 관로부재에서 수분이동부재가 걸림부에 걸린 상태를 보인 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템은, 연료전지 스택(100), 공기공급부(200), 수분회수부(300) 및 수분공급부(500)를 포함한다.
연료전지 스택(100)은 연료전지 반응을 통해 전기를 생산하는 장치이다. 연료전지 스택(100)은 공기를 통과하는 채널(channel)이 다수개 형성되어 있으며, 연료전지 반응으로 전기를 생산하면서 수분이 생성된다.
연료전지 스택(100)에는 상하 양단부위에서 하중을 지지하는 지지플레이트(110)가 구비될 수 있다.
공기공급부(200)는 연료전기 스택(100)에 공기를 공급하는 장치이다. 공기공급부(200)는 공기를 연료전지 스택(100)의 채널 사이로 통과시킴으로써, 연료전지 반응시 발생되는 고온의 열을 식혀줄 수 있다. 하지만, 공기공급부(200)에서 공급되는 공기만으로는 연료전지 스택(100)에서 발생하는 열기를 충분하게 식혀줄 수 없다. 이와 같이, 대기가 건조한 상태에서는 수분 부족으로 초기 구동이 어렵고 구동 후에도 초기성능이 현저히 저하되며, 고온 운전시에는 수분 증발이 과도하여 전해질막의 수화도가 낮아지는 단점이 있다, 이로써, 연료전지 스택(100)에 수분을 공급할 필요성이 있으며, 이하에서는 수분을 회수, 저장 및 공급하는 구성을 설명하도록 한다.
공기공급부(200)는 송풍팬(210)을 포함할 수 있다. 송풍팬(210)은 레그부(220)에 의해 지지되어 연료전지 스택(100)의 크기에 대응하게 설치되거나 연료전지 스택(100)의 크기에 비해 더 크게 설치될 수 있다.
공기공급부(200), 후술하는 수분공급부(500), 연료전기 스택(100) 및 수분회수부(300)는 일렬로 배치될 수 있다.
수분회수부(300)는 연료전지 스택(100)에서 배출되는 수분을 회수하는 장치이다. 수분회수부(300)는 연료전지스택(100)의 일측면 즉, 공기 배출 방향에 설치되어 연료전지 스택(100)에서 연료전지 반응으로 배출되는 수분을 회수하여 물로 만드는 구성이다.
수분회수부(100)는 후술하는 수분공급부(500)에서 연료전지 스택(100)으로 공급하는 수분과, 연료전지 스택(100)의 연료전지 반응에서 생성되는 수분을 회수한다.
수분회수부(300)는 연료전지 스택(100)의 일측면과 연통되고, 내부에 공간이 형성되는 케이스부재(310)와, 케이스부재(310)의 내부에 설치되고, 수분을 모아주는 친수성필터부재(320)를 포함한다.
케이스부재(310)는 연료전지 스택(100)의 지지플레이트(110)와 연결되어 하중을 지지할 수 있다. 물론, 연료전지 스택(100)과 수분회수부(300)의 연결 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양하게 변경할 수 있다.
친수성필터부재(320)는 다공성층을 갖는 소재로 이루어져 수분의 자중 또는 모세관 현상을 이용하여 회수된 수분을 응축하여 후술하는 수분저장부(400)로 이동시켜 저장할 수 있다. 친수성필터부재(320)는 친수성의 재질로 이루어지는 것으로서, 미세한 구멍이 다수개 형성된 튜브, 다공성층을 갖는 필터, 섬유, 펄프 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 물론, 친수성필터부재(320)는 수분회수부(300)에서 회수된 수분을 수분저장부(400)로 이동할 수 있는 소재라면 어떠한 소재를 적용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템은 수분회수부(300)에서 회수된 수분을 응축하여 하측으로 이동시켜 저장하는 수분저장부(400)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 친수성필터부재(320)는 케이스부재(310)의 하측 관통부(312)를 통해 수분저장부(400)로 일부 연장되는 연장부(322)를 포함할 수 있다. 연장부(322)는 케이스부재(310)의 하측에서 상하측으로 관통 형성된 다수개의 관통부(312)에서 수분저장부(400)의 내부로 연장되어 친수성필터부재(320)에서 회수된 수분을 자중 또는 모세관 현상을 이용하여 응축하면서 하측으로 이동시켜 수분저장부(400)에 저장하도록 한다.
친수성필터부재(320)의 연장부(322)는 수분저장부(400)에 저장된 물에 근접하도록 관통부(3212)로 부터 조금 돌출될 수 있다.
수분저장부(400)는 응축된 물을 내부공간에 저장하는 챔버(chamber)일 수 있다. 수분저장부(400)는 수분회수부(300), 공기공급부(200), 수분공급부(500)가 상측에 안착될 수 있다. 물론,수분저장부(400)의 형상 및 크기는 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양하게 변경 가능하다.
수분공급부(500)는 수분회수부(300)에서 회수된 수분을 이용하여 공기공급부(200)에서 송풍되는 공기를 통해 연료전지 스택(100)에 공급하여 가습하는 장치이다. 수분공급부(100)는 수분저장부(400)를 통하여 수분을 공급하도록 구성될 수 있다.
수분공급부(500)는 수분회수부(300) 또는 수분저장부(400)와 연결되고, 내부에 공간이 형성되는 관로부재(510)와, 관로부재(510)에 연결되고, 공기공급부(200)에 대응하는 위치에 배치되는 설치부재(520)와, 관로부재(510)와 설치부재(520)의 내부에 설치되어 수분회수부(300) 또는 수분저장부(400)로 부터 설치부재(520)의 배출부(522)로 수분을 이동시켜 연료전지 스택(100)을 가습하는 수분이동부재(530)를 포함한다.
배출부(522)는 설치부재(520)에서 개방된 개방부위 또는 배출구멍일 수 있다. 배출부(522)는 설치부재(520)의 전측 부위에 관통 형성되어 수분이동부재(530)의 일부가 노출되므로 수분의 증발효율이 증진되게 한다.
이로써, 도 1 및 도 5를 참조하면, 공기공급부(200)의 송풍팬(210)에서 송풍되는 공기가 연료전지 스택(100)으로 이동하면, 흡입되는 공기에 의해 송풍팬(210)의 후측에 배치되는 설치부재(520)의 배출부(552)에 바람이 이동된다. 이때, 수분은 관로부재(510)와 설치부재(520)의 내측에 설치된 수분이동부재(530)의 모세관현상을 거쳐 이동하면서 노출부(536)에서 증발되어 연료전지 스택(100)으로 공급된다. 이때, 연료전지 스택(100)에 수분이 다량 공급되면, 연료전지의 초기 구동성능이 향상되고, 고온에서 열을 냉각하며, 전해질막의 수화도룰 높여주어 연료전지의 급격한 성능 저하를 방지하고, 연료전지를 대용량으로 제작할 수 있다.
수분공급부(500)는 공기공급부(400)의 후측에 설치될 수 있다.
수분이동부재(530)는 수분저장부(400)의 내부에서 관로부재(510)로 연결되는 흡수부(5320)와, 흡수부(532)에- 연결되어 관로부재(510)와 설치부재(520)의 내부에 수용되는 수용부(534)와, 수용부(534)의 전측에 연결되어 설치부재(520)의 배출부(522)를 통해 전측으로 노출되어 수분을 배출하는 노출부(536)를 포함할 수 있다.
흡수부(532)는 수분저장부(400)의 상측과 관로부재(520)의 하측에 상하로 관통 형성된 연통부(410)에 의해 연결될 수 있다.
관로부재(510)는 수분이동부재(530)의 하측 일부를 걸어주도록 걸림부(512)를 형성할 수 있다. 이때, 도 5를 참조하면, 흡수부(532)의 직경은 걸림부(512)에 걸려짐에 따라 직경이 축소되어 수용부(534)의 직경에 비해 작게 형성될 수 있다. 이럴 경우에는 흡수부(532)는 수분저장부(400)의 바닥에 닿지 않고 약간 이격되도록 배치될 수 있다. 걸림부(512)는 수분이동부재(530)의 하측 이동을 제한하여 위치를 고정시키는 역할을 수행한다.
수분이동부재(530)는 다공성층을 갖는 소재로 이루어져 모세관 현상을 이용하여 수분저장부(400)에 저장된 수분을 관로부재(510)와 설치부재(520)를 거쳐 이동 및 배출하여 공급시키도록 구성될 수 있다. 수분이동부재(530)는 친수성의 재질로 이루어지는 것으로서, 미세한 구멍이 다수개 형성된 튜브, 다공성층을 갖는 필터, 섬유, 펄프 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 물론, 수분이동부재(530)는 수분저장부(400)에 저장된 수분을 관로부재(510)와 설치부재(520)를 거쳐 공급할 수 있는 소재라면 어떠한 소재를 적용하여도 무방하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 전체 구성도로서, 공기공급부가 수분공급부의 후측에 배치된 상태도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 연료전지 스택과 수분회수부의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템에서 수분공급부의 단면 구성과 공기공급부를 보인 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템은, 연료전지 스택100), 공기공급부(200), 수분회수부(300) 및 수분공급부(500)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 구성과 거의 동일한 것으로서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 설명시, 동일한 구성에 대하여서는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템의 구성에 대한 설명으로 대체하도록 하고, 차이나는 다른 구성에 대해서만 설명하도록 한다.
수분공급부(500)는 공기공급부(400)의 전측에 설치될 수 있다.
수분공급부(500)는 수분회수부(300) 또는 수분저장부(400)와 연결되고, 내부에 공간이 형성되는 관로부재(510)와, 관로부재(510)의 내부에 설치되어 수분회수부(300) 또는 수분저장부(400)로 부터 관로부재(510)의 배출부(522)로 수분을 이동시켜 연료전지 스택(100)을 가습하는 수분이동부재(530)를 포함한다.
배출부(522)는 관로부재(510)에서 개방된 개방부위 또는 배출구멍일 수 있다. 배출부(522)는 관로부재(510)의 전측 부위에 관통되어 수분이동부재(530)의 일부가 노출되어 수분 증발효율이 증진되도록 구성된다. 수분이동부재(530)의 일부 돌출길이(b)가 관로부재(510)의 배출부(522)의 너비(b)에 비해 더 길게 형성돠므로 관로부재(510)에서 수분이동부재(530)의 일부가 노출된다.
이로써, 도 6 및 도 8을 참조하면, 공기공급부(200)의 송풍팬(210)에서 공급되는 공기가 후측 배출부(552)를 통해 관로부재(510) 내측으로 유입되고, 수분이동부재(530)를 통과하면서 모세관 현상을 거쳐 수분저장부(400)에서 이동한 수분을 증발시켜 전측 배출부(522)를 거쳐 배출시켜 연료전지 스택(100)으로 공급한다. 연료전지 스택(100)에 수분이 공급되므로 연료전지의 초기 구동성능이 향상되고, 고온에서 열을 냉각하며, 전해질막의 수화도룰 높여주어 연료전지의 급격한 성능 저하를 방지하고, 연료전지를 대용량으로 제작할 수 있다.
수분이동부재(530)는 수분저장부(400)의 내부에서 관로부재(510)로 연결되는 흡수부(532)와, 흡수부(532)에- 연결되어 관로부재(510)의 내부에 수용되는 수용부(534)와, 수용부(534)의 전측에 연결되어 관로부재(510)의 배출부(522)를 통해 전측으로 노출되어 수분을 배출하는 노출부(536)를 포함할 수 있다.
흡수부(532)는 수분저장부(400)의 상측과 관로부재(520)의 하측에 상하로 관통 형성된 연통부(410)에 의해 연결될 수 있다. 관로부재(510)는 수분이동부재(530)의 하측 일부를 걸어주도록 걸림부(512)를 형성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 흡수부(532)의 직경은 걸림부(512)에 걸려짐에 따라 직경이 축소되어 수용부(534)의 직경에 비해 작게 형성될 수 있다. 이럴 경우, 흡수부(532)는 수분저장부(400)의 바닥에 닿지 않고 약간 이격될 수 있다.
수분이동부재(530)는 다공성층을 갖는 소재로 이루어져 모세관 현상을 이용하여 수분저장부(400)에 저장된 수분을 관로부재(510)를 거쳐 이동 및 배출하여 수분을 공급시키도록 구성될 수 있다. 수분이동부재(530)는 친수성의 재질로 이루어지는 것으로서, 미세한 구멍이 다수개 형성된 튜브, 다공성층을 갖는 필터, 섬유, 펄프 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 물론, 수분이동부재(530)는 수분저장부(400)에 저장된 수분을 관로부재(510)를 거쳐 공급할 수 있는 소재라면 어떠한 소재를 적용하여도 무방하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 연료전지용 습공기 공급 시스템은, 연료전지의 스택에 수분을 공급하여 스택의 초기 성능 문제를 개선시키고, 연료전지 스택의 작동 가능 온도를 향상시키며, 수분을 송풍 공급하여 연료전지 스택의 발열 문제를 개선시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 연료전지 스택의 냉각을 위해 송풍 공급되는 수분과 연료전지 반응으로 생성된 수분을 함께 회수하여 저장 및 이동시켜 재활용함으로써, 연료전지의 성능을 개선시키고, 대용량 연료전지의 고온 운전을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 수분공급부에 친수성 다공성 층을 갖는 수분이동부재를 설치하여 별도의 구동력 없이도 모세관 현상을 이용하여 수분을 공급시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 수분회수부에 친수성 다공성 층을 갖는 친수성필터부재를 설치하므로 별도의 구동력 없이도 모세관 현상을 통해 수분을 이동시켜 수분저장부에 저장할 수 있다.
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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 연료전지 스택 200 : 공기공급부
210 : 송풍팬 220 : 레그부
300 : 수분회수부 310 : 케이스부재
312 : 관통부 320 : 친수성필터부재
322 : 연장부 400 : 수분저장부
500 : 수분공급부 510 : 관로부재
512 : 걸림부 520 : 설치부재
522 : 배출부 530 : 수분이동부재
532 : 흡수부 534 : 수용부
536 : 노출부

Claims (9)

  1. 연료전지 반응을 통해 전기를 생산하는 연료전지 스택;
    상기 연료전기 스택에 공기를 공급하는 공기공급부;
    상기 연료전지 스택에서 배출되는 수분을 회수하는 수분회수부; 및
    상기 수분회수부에서 회수된 수분을 이용하여 상기 공기공급부에서 송풍되는 공기를 통해 상기 연료전지 스택에 공급하여 가습하는 수분공급부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
    .
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공기공급부는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 송풍팬은 레그부에 의해 지지되어 상기 연료전지 스택의 크기에 대응하게 설치되거나 상기 연료전지 스택의 크기에 비해 더 크게 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수분회수부에서 회수된 수분을 응축하여 하측으로 이동시켜 저장하는 수분저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 수분회수부는,
    상기 연료전지 스택의 일측면과 연통되고, 내부에 공간이 형성되는 케이스부재; 및
    상기 케이스부재의 내부에 설치되고, 수분을 모아주는 친수성필터부재;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 친수성필터부재는 다공성층을 갖는 소재로 이루어져 수분의 자중 또는 모세관 현상을 이용하여 회수된 수분을 응축하여 상기 수분저장부로 이동시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 수분공급부는,
    상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부와 연결되고, 내부에 공간이 형성되는 관로부재;
    상기 관로부재에 연결되고, 상기 공기공급부에 대응하는 위치에 배치되는 설치부재; 및
    상기 관로부재와 상기 설치부재의 내부에 설치되어 상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부로 부터 상기 설치부재의 배출부로 수분을 이동시켜 상기 연료전지 스택을 가습하는 수분이동부재;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 수분공급부는,
    상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부와 연결되고, 내부에 공간이 형성되는 관로부재; 및
    상기 관로부재의 내부에 설치되어 상기 수분회수부 또는 상기 수분저장부로 부터 상기 관로부재의 배출부로 수분을 이동시켜 상기 연료전지 스택을 가습하는 수분이동부재;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 수분이동부재는 다공성층을 갖는 소재로 이루어져 모세관 현상을 이용하여 상기 수분저장부에 저장된 수분을 상기 관로부재와 상기 설치부재 중 적어도 어느 하나를 거쳐 이동 및 배출하여 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 습공기 공급 시스템.
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