KR20200081258A

KR20200081258A - 멀티 채널 중공사막을 포함하는 연료전지용 막가습기

Info

Publication number: KR20200081258A
Application number: KR1020190171366A
Authority: KR
Inventors: 오영석; 김경주; 안웅전
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-07-07
Also published as: EP3903913B1; EP3903913A4; KR102447831B1; CN113226522A; JP7092946B2; WO2020138852A1; JP2022513637A; US20220013797A1; CN113226522B; EP3903913A1

Abstract

다양한 크기의 복수의 채널들을 가짐으로써 고유량시 가습 성능을 유지하면서도 저유량시 가습 성능이 낮아서 플러딩을 방지할 수 있는 멀티 채널 중공사막을 포함하는 연료전지용 막가습기가 개시된다. 본 발명의 연료전지용 막가습기는 복수의 중공사막들이 수용되는 미들 케이스; 상기 미들 케이스와 결합되는 캡 케이스; 및 상기 복수의 중공사막들 단부들이 포팅되어 있는 고정부를 포함하고, 상기 중공사막들 각각의 내부에 복수의 채널들이 형성되어 있고, 상기 복수의 채널들의 내경들 중 최대 내경과 최소 내경의 차이가 30~600㎛이다.

Description

멀티 채널 중공사막을 포함하는 연료전지용 막가습기{Membrane Humidifier for Fuel Cell Comprising Multi-Channel Hollow Fiber Membrane }

본 발명은 멀티 채널 중공사막을 포함하는 연료전지용 막가습기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 다양한 크기의 복수의 채널들을 가짐으로써 고유량시 가습 성능을 유지하면서도 저유량시 가습 성능이 낮아서 플러딩을 방지할 수 있는 멀티 채널 중공사막을 포함하는 연료전지용 막가습기에 관한 것이다.

연료 전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전(發電)형 전지이다. 연료 전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 효율이 2배 가량 높다는 장점이 있다.

또한, 수소와 산소의 결합에 의해 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 때문에 공해물질 배출이 적다. 따라서, 연료 전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이러한 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료 전지(Phosphoric Acid Fuel Cell: PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(Molten Carbonate Fuel Cell: MCFC), 고체 산화물형 연료 전지(Solid Oxide Fuel Cell: SOFC), 및 알칼리형 연료 전지(Alkaline Fuel Cell: AFC) 등으로 분류할 수 있다.

이들 각각의 연료 전지는 근본적으로 동일한 원리에 의해 작동하지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. 이 중에서 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC)는 다른 연료 전지에 비해 저온에서 동작한다는 점, 및 출력밀도가 커서 소형화가 가능하기 때문에 소규모 거치형 발전장비뿐만 아니라 수송 시스템에서도 가장 유망한 것으로 알려져 있다.

고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC)의 성능을 향상시키는데 있어서 가장 중요한 요인 중 하나는, 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly: MEA)의 고분자 전해질 막(Polymer Electrolyte Membrane 또는 Proton Exchange Membrane: PEM)에 일정량 이상의 수분을 공급함으로써 함수율을 유지하도록 하는 것이다. 고분자 전해질 막이 건조되면 발전 효율이 급격히 저하되기 때문이다.

고분자 전해질 막을 가습하는 방법으로는, 1) 내압 용기에 물을 채운 후 대상 기체를 확산기(diffuser)로 통과시켜 수분을 공급하는 버블러(bubbler) 가습 방식, 2) 연료 전지 반응에 필요한 공급 수분량을 계산하여 솔레노이드 밸브를 통해 가스 유동관에 직접 수분을 공급하는 직접 분사(direct injection) 방식, 및 3) 고분자 분리막을 이용하여 가스의 유동층에 수분을 공급하는 가습 막 방식 등이 있다.

이들 중에서도 배기 가스 중에 포함되는 수증기만을 선택적으로 투과시키는 막을 이용하여 수증기를 고분자 전해질 막에 공급되는 가스에 제공함으로써 고분자 전해질 막을 가습하는 가습막 방식이 가습기를 경량화 및 소형화할 수 있다는 점에서 유리하다.

가습 막 방식에 사용되는 선택적 투과막은 모듈을 형성할 경우 단위 체적당 투과 면적이 큰 중공사막이 바람직하다. 즉, 중공사막을 이용하여 막가습기를 제조할 경우 접촉 표면적이 넓은 중공사막의 고집적화가 가능하여 소용량으로도 연료 전지의 가습이 충분히 이루어질 수 있고, 저가 소재의 사용이 가능하며, 연료 전지에서 고온으로 배출되는 미반응 가스에 포함된 수분과 열을 회수하여 가습기를 통해 재사용할 수 있다는 이점을 갖는다.

막가습기는 연료전지 스택에 수분을 공급하여 스택이 원활하게 전기를 생산하는데 도움을 준다. 하지만, 저유량에서 과도한 수분이 공급되면 수분이 응축되어 스택 내 유로가 막혀서 스택의 일부가 열화되는 문제가 생길 수 있다.

따라서, 수분이 많이 필요한 고유량 구간에서는 수분을 많이 공급해 주고, 수분이 적게 필요한 저유량 구간에서는 수분을 적게 공급해 주는 것이 필요하다.

[관련 특허문헌]

1. 대한민국 등록특허 제10-0750289호

2. 대한민국 등록특허 제10-1848817호

본 발명의 일 관점은, 다양한 크기의 복수의 채널들을 가짐으로써 고유량시 가습 성능을 유지하면서도 저유량시 가습 성능이 낮아서 플러딩을 방지할 수 있는 멀티 채널 중공사막을 포함하는 연료전지용 막가습기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 관점에 따라, 복수의 중공사막들이 수용되는 미들 케이스; 상기 미들 케이스와 결합되는 캡 케이스; 및 상기 복수의 중공사막들 단부들이 포팅되어 있는 고정부를 포함하고, 상기 중공사막들 각각의 내부에 복수의 채널들이 형성되어 있고, 상기 복수의 채널들의 내경들 중 최대 내경과 최소 내경의 차이가 30~600㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기가 제공된다.

상기 중공사막들 각각은 1000~5000㎛의 외경을 가질 수 있다.

상기 복수의 채널들 각각은 300~1300㎛의 내경을 가질 수 있다.

각 중공사막의 외주면과 그것의 채널들 사이의 최단 거리들은 60~500㎛일 수 있다..

각 중공사막의 상기 복수의 채널들의 단면적들의 합은 상기 중공사막의 단면적의 40~90%일 수 있다.

본 발명에 의하면, 다양한 크기를 가진 복수의 채널들을 가진 중공사막을 연료전지용 막가습기에 적용함으로써, 저유량 구간에서는 차압으로 인해 크기가 큰 채널에만 유체가 흘러 수분 전달 효율을 낮게 함으로써 플러딩을 방지하고 고유량 구간에서는 크기가 큰 채널과 작은 채널 모두 수분 전달에 이용됨으로써 충분한 수분 전달이 가능한 효과가 있다.

또한, 중공사막에 멀티 채널을 형성함으로써 단일 채널이 형성된 중공사막에 비해 두께가 두꺼워질 수 있으므로 중공사막의 강도와 내구성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 막가습기의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 막가습기의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막의 단면도이다.
도 4는 비교예에 따른 중공사막의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연료전지용 막가습기(100)는, 미들 케이스(110), 캡 케이스(120), 고정부(130), 그리고 중공사막 다발(200)을 포함한다.

미들 케이스(110)는 캡 케이스(120)와 결합하여 막가습기(100)의 외형을 형성한다. 미들 케이스(110)와 캡 케이스(120)는 폴리카보네이트 등의 경질 플라스틱이나 금속으로 이루어질 수 있다. 미들 케이스(110)와 캡 케이스(120)는, 도 1과 같이, 폭 방향 단면 형상이 원형이거나 또는, 도 2와 같이, 폭 방향 단면 형상이 다각형일 수 있다. 상기 다각형은 사각형, 정사각형, 사다리꼴, 평행사변형, 오각형, 육각형 등일 수 있으며, 상기 다각형은 모서리가 라운드진 형태일 수도 있다. 또한, 상기 원형은 타원형일 수도 있다.

미들 케이스(110)에는 제2유체가 공급되는 제2유체유입구(112)와 제2유체가 배출되는 제2유체유출구(113)가 각각 형성되어 있다.

도 1 및 도 2에서는 복수의 중공사막들(210)이 하나의 중공사막 다발(200) 형태로 미들 케이스(110) 내에 배치된 것이 예시되어 있으나, 상기 중공사막들(210)은 2 이상의 카트리지들(cartridges)에 분할 수용된 상태로 상기 미들 케이스(110) 내에 배치될 수도 있다.

*캡 케이스(120)에는 유체출입구(121)가 형성되어 있다. 미들 케이스(110)의 양단에 각각 결합된 캡 케이스들(120) 중 하나에 형성된 유체출입구(121)는 제1유체유입구가 되고, 나머지 하나에 형성된 유체출입구(121)는 제1유체유출구가 된다. 제1유체유입구로서 기능하는 유체출입구(121)를 통해 유입된 제1유체는 미들 케이스(110) 내부에 수용된 중공사막들(210)의 내부 관로들[즉, 중공들(lumens)]을 통과한 후, 제1유체유출구로서 기능하는 유체출입구(121)로 빠져나가게 된다.

중공사막(210)은 나피온(Nafion), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리이미드(PI), 폴리페닐설폰(polyphenylsulfone), 폴리설폰(PS), 폴리에테르설폰(PES), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 형성될 수 있다.

중공사막들(210)의 단부들은 고정부(130)에 포팅되어 있다. 상기 고정부(130)는 중공사막들(210)을 결속하면서 중공사막들(210) 사이의 갭 및 중공사막들(210)과 미들 케이스(110) 사이의 갭을 채운다. 이로써, 미들 케이스(110)의 양 단부들 각각은 고정부(130)에 의해 막히고, 그 내부에는 제2유체가 통과하는 유로가 형성된다. 고정부(130)의 재질은 공지된 바에 따른 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막(210)의 단면도이고, 도 4는 비교예에 따른 중공사막(220)의 단면도이다.

본 발명에 의하면, 중공사막(210)의 내부에 복수의 채널들(211, 212, 213, 214)이 형성되어 있고, 복수의 상기 채널들(211, 212, 213, 214)의 내경들(D1, D2, D3, D4) 중 최대 내경(D1)과 최소 내경(D4)의 차이가 30~600㎛이다.

즉, 본 발명에 의하면, 상기 복수의 채널들(211, 212, 213, 214) 중 적어도 하나는 다른 채널(들)과 다른 크기의 내경을 갖되, 이러한 내경 차이는 30~600㎛이다.

도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막(210)은 서로 다른 크기를 가진 4개의 채널들(211, 212, 213, 214)을 가질 수 있다. 하나의 중공사막(210)에 형성되는 채널들의 개수는 4개로 한정되지 않고, 2~12개의 채널들이 형성될 수 있다. 채널들의 개수가 달리 형성되더라도, 전술한 바와 같이, 복수의 채널들 중 적어도 하나는 다른 채널(들)과 다른 크기의 내경을 갖되, 이러한 내경 차이는 30~600㎛이다. 예를 들어, 중공사막의 복수의 채널들은 상대적으로 큰 제1 내경을 가진 2개의 채널들과 상대적으로 작은 제2 내경을 가진 2개의 채널들로 구성될 수 있고, 상기 제1 내경과 상기 제2 내경의 차이가 30~600㎛일 수 있다.

도 3에 예시된 바와 같이, 중공사막(210)의 복수의 채널들은 가장 큰 제1채널(211), 제1채널(211)보다 작은 제2채널(212), 제2채널(212)보다 작은 제3채널(213), 및 제3채널(213)보다 작은 제4채널(214)로 구성될 수 있다. 이와 같이, 채널들(211, 212, 213, 214) 모두가 서로 다른 내경을 가지도록 형성될 수 있다.

각 채널(211, 212, 213, 214)의 중심(C1, C2, C3, C4)이 중공사막(210)의 중심으로부터 동일 거리에 배열됨으로써, 상기 중심들(C1, C2, C3, C4)이 중공사막(210)의 중심과 일치하는 중심을 가진 하나의 가상원(215) 상에 배열될 수 있다. 대안적으로, 복수의 채널들(211,212,213,214)은 그 중심들(C1, C2, C3, C4)이 중공사막(210)과 동심원인 하나의 가상원(215) 상에 배열되지 않도록 상기 중공사막(210) 내에 랜덤하게 배열될 수 있다.

복수의 채널들(211, 212, 213, 214)은 중공사막(210)의 외주면과 각 채널(211, 212, 213, 214) 사이의 최단 거리들인 두께들(T1, T2, T3, T4)이 서로 동일하게 또는 상이하게 되도록 상기 중공사막(210) 내에 배열될 수 있다.

채널들(211, 212, 213, 214)의 중심들(C1, C2, C3, C4)이 중공사막(210)의 중심으로부터 동일 거리에 배열될 경우, 상기 채널들(211, 212, 213, 214)의 내경들이 최소 30㎛ 차이가 나기 때문에, 상기 두께들(T1, T2, T3, T4) 중 적어도 하나가 너무 커져서 중공사막의 가습 성능이 저하될 수 있다.

즉, 중공사막(210)의 가습 성능을 고려하여, 채널들(211, 212, 213, 214)에 각각 대응하는 두께들(T1, T2, T3, T4)이 지나치게 크지 않도록 상기 채널들(211, 212, 213, 214)이 중공사막(210) 내에 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 중공사막(210)의 외주면과 채널들(211, 212, 213, 214) 사이의 최단 거리들(즉, 두께들)(T1, T2, T3, T4)은 60~500㎛일 수 있다.

또한, 채널들(211, 212, 213, 214)의 중심들(C1, C2, C3, C4)과 중공사막(210)의 중심을 각각 잇는 가상의 선분들이 서로 90도를 이루도록 상기 채널들(211, 212, 213, 214)이 중공사막(210) 내에 배열될 수 있으나, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 채널들(211, 212, 213, 214)이 서로 소정 간격으로 이격되게 배열되기만 한다면 상기 가상의 선분들이 서로 90도를 이루지 않을 수도 있다.

상기 중공사막(210)은 1000~5000㎛의 외경을 가질 수 있다. 복수개의 채널들(211, 212, 213, 214)을 가진 본 발명의 중공사막(210)은 단 하나의 채널만을 가진 중공사막에 비해 외경이 2배 이상 크게 형성될 수 있다.

상기 복수의 채널들(211, 212, 213, 214) 각각은 300~1300㎛의 내경(D1, D2, D3, D4)을 가질 수 있다. 중공사막(210)의 외경이 클수록 상기 채널들(211, 212, 213, 214)의 내경들(D1, D2, D3, D4)도 커질 것이다. 예를 들어, 중공사막(210)의 외경이 2300㎛일 때, 채널들(211, 212, 213, 214)은 900㎛, 800㎛, 700㎛, 및 600㎛의 내경들(D1, D2, D3, D4)을 각각 가질 수 있다.

상기 중공사막(210)의 외주면과 채널들(211, 212, 213, 214) 사이의 최단 거리들(즉, 두께들)(T1, T2, T3, T4)은 60~500㎛일 수 있다

상기 두께들(T1, T2, T3, T4) 중 적어도 하나라도 60㎛ 미만이면 압력에 의한 파손 위험이 있고, 상기 두께들(T1, T2, T3, T4) 중 적어도 하나라도이 500㎛를 초과하면 상기 중공사막(210)의 가습 성능이 저하될 수 있다.

채널들의 내경이 비교적 작고 채널들의 개수가 많은 경우, 중공사막(210)의 중심 부위에도 상기 채널들의 일부가 형성될 수 있다.

상기 복수의 채널들(211, 212, 213, 214)의 단면적들의 합은 중공사막(210)의 단면적의 40~90%일 수 있다. 중공사막(210)의 외경이 2300㎛이고 상기 채널들(211, 212, 213, 214)이 900㎛, 800㎛, 700㎛, 및 600㎛의 내경들(D1, D2, D3, D4)을 가질 경우, 상기 복수의 채널들(211, 212, 213, 214)의 단면적들의 합은 중공사막(210)의 단면적의 약 43.5%이다.

상기 단면적 비율은 상대적으로 작은 내경의 채널들의 수가 많아질수록 커질 수 있다.

이하에서는, 중공사막(210)을 제조하는 방법을 설명한다.

중공사막(210)은 방사원액을 노즐을 통해 방사하여 형성될 수 있다. 노즐은 도 3에 도시된 중공사막(210)에 대응하는 방사구멍이 형성되어 있는 것이 사용된다.

방사원액은 폴리머, 첨가제 및 용매로 구성된다.

상기 폴리머는 PVDF(polyvinylidene fluoride), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitril), 폴리아크릴로나이트릴 공중합체, 폴리술폰(polysulfone), 술폰화폴리술폰(sulfonated polysulfone), 폴리에스테르술폰(polyethersulfone), 셀룰로즈 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로즈트리아세테이트(cellulose triacetate), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 첨가제는 물, 메틸알콜, 에틸알콜, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린, 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone, PVP)류 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 용매는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP: N-methyl-2-pyrrolidone), 디메틸포름아미드(DMF:dimethyl formamide), 디메틸아세트아미드(DMAc:dimethyl acetamide), 클로로포름(chloroform), 테트라하이드로퓨란(tetrahhydrofuran) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나리 수 있다.

상기 방사원액을 복수의 노즐들을 통해 동시에 방사하여 중공사막들(210)의 다발(bundle)을 얻을 수 있다. 방사된 중공사막 다발은 응고된 후 세정한 다음 롤에 권취될 수 있다.

도 4에 도시된 비교예에 따른 중공사막(220)은 도 3의 중공사막(210)의 외경(D)과 동일한 외경을 갖되, 도 3의 제2채널(212)의 내경(D2)과 동일한 내경을 가진 4개의 채널들(222)이 중공사막(220)의 중심에 대해 서로 대칭적으로 배열되어 있다.

비교예의 중공사막들(220)을 이용하여 막가습기를 제조하는 경우, 외부로부터 유입되는 제1유체의 유량에 상관없이 일정한 가습 성능이 유지된다. 이 경우, 가습이 적게 필요한 저유량 구간에서도 필요 이상으로 많이 가습되기 때문에 연료전지 스택에 플러딩(flooding) 현상이 발생하는 문제가 있다.

이에 반해, 본 발명의 멀티 채널 중공사막들(210)을 이용하여 막가습기를 제조하는 경우, 멀티 채널 중공사막들(210)이 가습이 많이 필요한 고유량 구간에서는 높은 가습 성능을 유지하면서도 가습이 적게 필요한 저유량 구간에서는 그 가습 성능이 자동으로 낮아지기 때문에 플러딩 현상을 방지할 수 있다. 저유량의 경우, 차압으로 인하여 복수의 채널들 중 상대적으로 큰 채널들을 통해서만 제1유체가 흘러서 수분 교환을 하기 때문이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중공사막을 적용한 막가습기를 종래예 및 비교예와 대비하여 설명한다.

[실시예]

2300㎛의 외경을 갖고, 상이한 크기의 4개의 채널들(내경: 900㎛, 800㎛, 700㎛, 600㎛)이 형성된 멀티 채널 중공사막 2500가닥의 다발을 이용하여 막가습기를 제조하였다.

[종래예]

하나의 단 하나의 채널(내경: 900㎛, 외경: 1100㎛)만이 형성된 중공사막 4000가닥의 다발을 이용하였다는 것을 제외하고 상기 실시예와 동일한 방법으로 막가습기를 제조하였다.

[비교예]

2300㎛의 외경을 갖고 동일한 크기의 4개 채널들(내경: 800㎛)이 형성된 멀티 채널 중공사막 2500가닥의 다발을 이용하였다는 것을 제외하고 상기 실시예와 동일한 방법으로 막가습기를 제조하였다.

실시예, 종래예 및 비교예의 막가습기들의 가습 성능을 다음과 같이 각각 평가하였고, 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

[가습 성능 평가]

건조 공기(유량: 1000-4000 sLPM, 온도: 80℃, 상대습도: 0~5 %RH, 절대압력: 1.8bar)와 습윤 공기(유량: 900-3600 sLPM, 온도: 80℃, 상대습도: 90 %RH, 절대압력: 1.6bar)를 막가습기의 제1 유체유입구 및 제2 유체유입구를 통해 각각 공급하여 가습을 수행하였다. 상기 건조 공기가 고유량(4000 sLPM)일 때 막가습기로부터 배출되는 가습된 공기의 이슬점(고유량 출구 이슬점) 및 상기 건조 공기가 저유량(1000 sLPM)일 때 막가습기로부터 배출되는 가습된 공기의 이슬점(저유량 출구 이슬점)을 각각 측정하였다.

	고유량 출구 이슬점(℃)	저유량 출구 이슬점(℃)
종래예	50	60
비교예	50.5	59
실시예	51	39

표 1에 나타낸 바와 같이, 종래예의 경우, 고유량시 출구 이슬점이 50℃이었고 저유량시 출구 이슬점이 60℃이었다.

이슬점이 낮을수록 습도가 상대적으로 낮다는 것(즉, 가습이 상대적으로 덜 되었다는 것)을 의미한다.

실시예의 경우, 고유량시 출구 이슬점이 51℃이었고, 저유량시 출구 이슬점은 39℃이었다. 이로부터 고유량 구간에서 가습 성능은 종래와 비슷하게 유지하면서도, 저유량 구간에서는 가습 성능이 매우 낮아져서 플러딩 방지에 효과가 있음을 알 수 있다.

반면, 비교예의 경우, 고유량시 출구 이슬점이 50.5℃이었고 저유량시 출구 이슬점이 59℃이었다. 비교예는 멀티 채널이 형성되었음에도 불구하고 채널들의 크기가 서로 동일하기 때문에, 저유량 구간에서 출구 이슬점이 종래예와 유사하게 나타나는 것이다. 이로부터 비교예의 경우 저유량 구간에서 플러딩 방지 효과가 거의 없음을 알 수 있다.

100: 막가습기
110: 미들 케이스 112: 제2유체유입구
113: 제2유체유출구
120: 캡 케이스 121: 유체출입구
130: 고정부
200: 중공사막 다발
210: 중공사막 211: 제1채널
212: 제2채널 213: 제3채널
214: 제4채널 215: 가상원
C1, C2, C3, C4: 중심 D1, D2, D3, D4: 내경
D: 외경 T1, T2, T3, T4: 두께
220: 중공사막 222: 채널

Claims

복수의 중공사막들이 수용되는 미들 케이스;
상기 미들 케이스와 결합되는 캡 케이스; 및
상기 복수의 중공사막들 단부들이 포팅되어 있는 고정부를 포함하고,
상기 중공사막들 각각의 내부에 복수의 채널들이 형성되어 있고, 상기 복수의 채널들의 내경들 중 최대 내경과 최소 내경의 차이가 30~600㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.
제1항에 있어서,
상기 중공사막들 각각은 1000~5000㎛의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.
제2항에 있어서,
상기 복수의 채널들 각각은 300~1300㎛의 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.
제1항에 있어서,
각 중공사막의 외주면과 그것의 채널들 사이의 최단 거리들은 60~500㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.
제1항에 있어서,
각 중공사막의 상기 복수의 채널들의 단면적들의 합은 상기 중공사막의 단면적의 40~90%인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막가습기.