KR20200083501A - 누출 회수를 갖는 연료 전지 모듈 장치 및 사용 방법 - Google Patents
누출 회수를 갖는 연료 전지 모듈 장치 및 사용 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200083501A KR20200083501A KR1020207014383A KR20207014383A KR20200083501A KR 20200083501 A KR20200083501 A KR 20200083501A KR 1020207014383 A KR1020207014383 A KR 1020207014383A KR 20207014383 A KR20207014383 A KR 20207014383A KR 20200083501 A KR20200083501 A KR 20200083501A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- air
- fuel cell
- enclosure
- hydrogen
- cathode
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 211
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 53
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 61
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 113
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 113
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 103
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 12
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011964 heteropoly acid Substances 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000002047 photoemission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001483 poly(ethyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
- H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
- H01M8/04522—Humidity; Ambient humidity; Water content of cathode exhausts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04664—Failure or abnormal function
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04664—Failure or abnormal function
- H01M8/04671—Failure or abnormal function of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
본 발명은 연료 전지 모듈에 관한 것이다. 연료 전지 모듈은 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 위치된 전해질을 갖는 연료 전지를 포함할 수 있다. 연료 전지 모듈은 또한 내부에 연료 전지를 수용하는 인클로저를 포함할 수 있다. 인클로저는 공기 입구 및 공기 출구를 포함할 수 있다. 연료 전지 모듈은 인클로저에 유체적으로 연결되는 공기 가압 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 공기 가압 메커니즘은 공기 입구를 통해 인클로저 내로 및 공기 출구를 통해 인클로저로부터 공기 가압 메커니즘으로 공기를 당기도록 구성될 수 있다. 공기 가압 메커니즘은 공기를 가압하여 캐소드로 지향된 가압된 공기 스트림을 형성하도록 구성될 수 있다.
Description
본 출원은 2017 년 11 월 3 일자로 출원된 미국 가출원 제 62/581,216 호의 이익을 주장하며, 이는 그 전문이 참조로 포함된다.
본 발명은 전기화학 전지 모듈, 보다 구체적으로 누출 회수를 갖는 전기화학 전지 모듈에 관한 것이다.
보통 전기화학 전지 또는 전기분해 전지로 분류되는 연료 전지는 화학 반응으로부터 전류를 생성하거나 전류 유동을 사용하여 화학 반응을 유도하기 위해 사용되는 장치이다. 연료 전지는 연료(예: 수소, 천연 가스, 메탄올, 가솔린 등)와 산화제(공기 또는 산소)의 화학 에너지를 전기 및 열과 물의 폐기물로 변환한다. 기본 연료 전지는 음으로 하전된 애노드, 양으로 하전된 캐소드 및 전해질이라는 이온 전도성 재료를 포함한다.
상이한 연료 전지 기술은 상이한 전해질 재료를 이용한다. 예컨대, 양자 교환 막(PEM; Proton Exchange Membrane) 연료 전지는 전해질로서 중합체 이온 전도성 막을 이용한다. 수소 PEM 연료 전지에서, 수소 원자는 애노드에서 전자 및 양자(수소 이온)로 전기화학적으로 분할될 수 있다. 전자는 회로를 통해 캐소드로 유동하고 전기를 생성하는 반면, 양자는 전해질 막을 통해 캐소드로 확산된다. 캐소드에서, 양자는 캐소드에 공급되는 전자 및 산소와 반응하여 물과 열을 생성할 수 있다.
수소 PEM 연료 전지의 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응은 하기에 나타낸 바와 같이 화학식으로 표현될 수 있다.
애노드 산화 반응: 2H2 → 4H+ + 4e-
캐소드 환원 반응: 4H+ + 4e- + O2 → 2H2O
전체 전기화학 반응: 2H2 + O2 → 2H2O
연료 전지 또는 연료 전지 시스템에 대한 일반적인 안전 문제는 수소 누출이다. 예컨대, 수소는 반응없이 애노드로부터 또는 전해질(예: 중합체 이온 전도성 막)을 통해 누출될 수 있다. 수소 누출로 인해 개별 연료 전지의 전기 성능이 불량할 수 있다. 또한 수소는 인화성 가스이며 수소가 누출되어 공기와 혼합될 때 잠재적인 화재 위험이 있다.
화재 또는 폭발의 위험을 줄이기 위해, 연료 전지에서 수소 누출을 검출하기 위한 많은 방법 또는 기술이 제안되어 왔다. 예컨대, 다양한 유형의 수소 센서 또는 수소 검출기가 수소 누출을 검출하기 위해 연료 전지에 가까운 선택된 장소에서 사용되어 왔다. 그러나 수소의 특성으로 인해, 이들 센서로 수소 누출을 검출하기가 어렵다. 예컨대, 수소는 무취와 무색이며, 분자량이 가장 낮으며(공기보다 가벼우며) 빠르게 확산된다. 따라서, 수소 센서는 누출을 검출하기가 어렵고 비쌀 수 있다. 또한, 수소 센서는 누출 위치를 알려주지 않기 때문에, 누출 위치를 찾는데 많은 시간과 노력이 소요될 수 있다. 일부 방법은 연료 전지를 방폭 용기로 봉입하는 동시에 용기 내에 수소의 축적을 검출하는 단계를 포함한다. 수소 누출의 검출은 누출 위치를 발견하고 수리할 때까지 연료 전지 시스템의 작동을 추가로 검사하고 지연시키는 것을 요구한다. 다른 방법은 연료 전지 시스템에 환기 시스템을 추가하고 및/또는 모터, 밸브 및 기타 기구와 같은 방폭형, 비-아치형 또는 스파크 방지 시스템 구성요소를 사용하는 것을 포함한다. 그러나, 이들 기술 및 방법은 연료 전지 시스템에 비용 및 복잡성을 추가시킨다.
따라서, 수소 누출 및 화재 또는 폭발의 위험을 감소시키기 위한 개선된 연료 전지 장치 및 방법이 필요하다.
전술한 상황을 고려하여, 본 발명은 주변 환경으로의 수소 누출의 위험을 방지하거나 적어도 감소시킬 수 있는 누출 회수를 갖는 연료 전지 모듈 또는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 연료 전지 모듈에 관한 것이다. 연료 전지 모듈은 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치된 전해질을 갖는 연료 전지를 포함할 수 있다. 상기 연료 전지 모듈은 또한 상기 연료 전지를 내부에 수용하는 인클로저를 포함할 수 있다. 상기 인클로저는 공기 입구 및 공기 출구를 포함할 수 있다. 상기 연료 전지 모듈은 상기 인클로저에 유체적으로 연결된 공기 가압 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 상기 공기 가압 메커니즘은 상기 공기 입구를 통해 상기 인클로저 내로 및 상기 공기 출구를 통해 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘으로 공기를 당기도록 구성될 수 있다. 상기 공기 가압 메커니즘은 공기를 가압하여 상기 캐소드로 지향되는 가압된 공기 스트림을 형성하도록 구성될 수 있다. 상기 연료 전지로부터 누출된 임의의 가스가 상기 인클로저 내로 누출되고, 상기 인클로저에서 상기 가스는 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘에 의해 당겨져서 상기 캐소드로 공급되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 연료 전지로부터 누출된 수소는 상기 인클로저 내로 누출되고, 상기 인클로저에서 상기 수소는 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘에 의해 당겨져서 상기 캐소드로 공급되고, 상기 캐소드에서 상기 수소는 물로 처리될 수 있다. 상기 인클로저는 산소 고갈된 공기가 상기 캐소드로부터 배출되는 배기 출구를 추가로 포함할 수 있다. 상기 인클로저는 상기 공기 입구 및 상기 공기 출구를 제외하고 기밀하게 밀봉되도록 구성될 수 있다. 상기 공기 가압 메커니즘은 공기 송풍기 및 공기 압축기 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 연료 전지는 상기 인클로저로부터 절연되도록 구성될 수 있다. 상기 공기 입구는 상기 인클로저의 상단 섹션 또는 하단 섹션에 위치되고 상기 캐소드보다 상기 애노드에 더 가깝게 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 연료 전지 모듈은 또한 전압 검출기 및 제어기를 포함할 수 있다. 상기 전압 검출기는 상기 연료 전지의 전압을 검출하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 상기 연료 전지의 전압이 소정 임계값 미만으로 떨어질 때 상기 연료 전지의 작동을 정지시키도록 구성될 수 있다. 상기 연료 전지 모듈은 상기 공기 입구를 통과한 공기의 유량을 측정하도록 구성된 공기 유동 센서를 추가로 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시는 연료 전지 시스템에서 수소 누출을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 인클로저에 연료 전지를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 연료 전지는 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치된 전해질을 포함할 수 있다. 상기 인클로저는 공기 입구 및 공기 출구를 포함할 수 있다. 상기 인클로저는 공기 입구 및 공기 출구를 제외하고 기밀하게 밀봉될 수 있다. 상기 공기 입구는 상기 인클로저의 상단 섹션 또는 하단 섹션에 위치되고 상기 캐소드보다 상기 애노드에 더 가깝게 위치될 수 있다. 상기 연료 전지는 상기 인클로저로부터 절연되도록 구성될 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 공기 입구를 통해 상기 인클로저 내로 및 상기 공기 출구를 통해 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘으로 공기를 당기는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 가압된 공기 스트림을 형성하기 위해 상기 공기 가압 메커니즘을 통해 공기를 가압하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 가압된 공기 스트림을 상기 캐소드로 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 연료 전지로부터 누출된 임의의 가스를 상기 인클로저 내로 당기고 상기 공기 가압 메커니즘을 통해 상기 인클로저로부터 상기 캐소드로 지향시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 연료 전지로부터 누출된 수소는 상기 인클로저 내로 누출되고, 상기 인클로저에서 상기 수소는 상기 공기 가압 메커니즘에 의해 상기 인클로저로부터 당겨져서 상기 캐소드로 공급되고, 상기 캐소드에서 상기 수소는 물로 처리될 수 있다. 상기 방법은 또한 배기 출구를 통해 상기 캐소드로부터 산소 고갈된 공기를 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 전압 검출기를 사용하여 상기 연료 전지의 전압을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 연료 전지의 전압이 소정 임계값 미만으로 떨어질 때 제어기를 사용하여 상기 연료 전지 스택의 작동을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 공기 유동 센서를 사용하여 상기 공기 입구를 통과한 공기의 유량을 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것이다. 상기 연료 전지 시스템은 연료 전지 스택을 포함할 수 있다. 상기 연료 전지 스택은 복수의 연료 전지들을 포함할 수 있다. 상기 연료 전지들은 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치된 전해질을 각각 포함할 수 있다. 상기 연료 전지 시스템은 또한 상기 연료 전지 스택을 내부에 수용하는 인클로저를 포함할 수 있다. 상기 인클로저는 공기 입구 및 공기 출구를 포함할 수 있다. 상기 연료 전지 시스템은 상기 인클로저에 유체적으로 연결된 공기 가압 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 상기 공기 가압 메커니즘은 상기 공기 입구를 통해 상기 인클로저 내로 및 상기 공기 출구를 통해 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘으로 공기를 당기도록 구성될 수 있다. 상기 공기 가압 메커니즘은 공기를 가압하여 복수의 연료 전지들의 캐소드들로 지향되는 가압된 공기 스트림을 형성하도록 구성될 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적인 것이며 청구된 바와 같은 본 개시를 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다.
본원에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 개시의 실시예들을 예시하고 설명과 함께 본 개시의 원리들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 연료 전지 모듈의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 다른 예시적인 연료 전지 모듈의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른, 연료 전지 시스템에서 수소 누출을 감소시키는 예시적인 방법의 흐름도이다.
이제 본 개시의 예시적인 실시예들을 상세히 참조할 것이며, 이들의 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능하다면, 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호가 사용될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 연료 전지 모듈의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 다른 예시적인 연료 전지 모듈의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른, 연료 전지 시스템에서 수소 누출을 감소시키는 예시적인 방법의 흐름도이다.
이제 본 개시의 예시적인 실시예들을 상세히 참조할 것이며, 이들의 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능하다면, 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호가 사용될 것이다.
본 개시는 예시적인 실시예들을 참조하여 본원에 설명된다. 본원에 설명된 실시예는 이에 제한되지 않는 것으로 이해된다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가지며 본원에 제공된 교시에 대한 접근이 가능한 당업자는 모두 본 개시의 범주에 속하는 추가의 수정, 응용, 실시예 및 등가물의 대체를 인식할 것이다.
수소 누출은 안전 위험을 야기하기 때문에 연료 전지 시스템에 대한 공통 관심사이다. 수소는 반응하지 않고 애노드로부터 또는 전해질(예: 중합체 이온 전도성 막)을 통해 누출될 수 있다. 예컨대, 수명 동안 중합체 이온 전도성 막에서 구멍이 발생해서, 수소가 애노드로부터 캐소드로 통과하고 연료 전지에서 누출될 수 있다. 스택의 압축이 느슨해지면, 가스가 애노드에서 파손된 가스 밀봉구 또는 연료 전지 스택으로부터 누출되는 것이 또한 가능하다. 수소는 캐소드, 연료 전지 시스템의 냉각제, 또는 연료 전지 스택 또는 연료 전지 시스템의 외부로 누출될 수 있다. 수소는 광범위한 농도에 걸쳐 공기와 혼합될 때 인화성이 있으며 불꽃이나 뜨거운 표면에 의해 쉽게 점화될 수 있다. 본 개시의 실시예는 연료 전지 또는 연료 전지 스택으로부터 주위 환경으로의 수소 누출 위험을 감소시켜 연료 전지 시스템으로부터의 잠재적인 화재 또는 폭발의 위험을 감소시키는 누출 회수 장치, 시스템 및 방법을 제공한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 연료 전지 모듈(100)의 개략도이다. 연료 전지 모듈(100)은 연료(예: 수소, 천연 가스, 메탄올, 가솔린 등) 및 산화제(예: 공기 또는 산소)의 화학 에너지를 전기로 변환하여 열과 물을 생성할 수 있다. 연료 전지 모듈(100)은 연료 전지 스택을 형성하기 위해 엔드 플레이트들 사이에 함께 적층된 적어도 하나의 연료 전지(110) 또는 복수의 연료 전지(110)를 포함할 수 있다. 연료 전지(110)는 캐소드(112), 애노드(114) 및 캐소드(112)와 애노드(114) 사이에 배치된 전해질(116)을 포함할 수 있다. 연료 전지(110)는 또한 각각의 전극(애노드 및 캐소드)에 인접한 바이폴라 플레이트(117 및 118)를 포함할 수 있다. 바이폴라 플레이트는 지지 플레이트, 전도체로서 작용할 수 있고, 연료 전지(110)의 각각의 전극으로의 가스 입구, 사용된 연료 및 배기 가스를 배출하기 위한 통로 또는 출구를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 연료 전지(110)는 예컨대 전극과 바이폴라 플레이트 사이에 위치된 유동 구조 및 가스 확산 층을 포함하는 추가 요소를 포함할 수 있다. 연료 전지(110)의 애노드(114)에는 연료 스트림(예: 수소)이 공급될 수 있고, 사용된 연료 스트림(도시되지 않음)은 애노드(114)로부터 배출될 수 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 연료 전지 모듈(100)은 미소비된 연료를 재활용하기 위해 사용된 연료 스트림을 재순환시킬 수 있다.
전해질(116)은 양자 교환 막(PEM)과 같은 이온 전도성 재료일 수 있다. PEM은 순수한 중합체 막 또는 복합 막을 포함할 수 있으며, 다른 재료, 예컨대 실리카, 헤테로폴리산(heteropolyacid), 층상 금속 인산염, 인산염 및 지르코늄 인산염이 중합체 매트릭스에 매립될 수 있다. PEM은 전자를 전도하지 않으면서 양자에 대해 투과성일 수 있다. 애노드(114) 및 캐소드(112)는 촉매 층을 수용하는 다공성 탄소 전극일 수 있다. 촉매 재료, 예컨대 백금은 애노드(114) 및/또는 캐소드(112)에서 발생하는 전기화학적 반응을 증가시킬 수 있다.
이 설명의 목적을 위해, 연료 전지(110)는 PEM 연료 전지인 것으로 가정될 것이다. 그러나, 본원에 기술된 바와 같이, 본 개시는 PEM 연료 전지로 제한되지 않는다. 당업계에 알려진 바와 같이, PEM 연료 전지의 경우, 예컨대, 수소 원자는 애노드(114)에서 전자 및 양자(수소 이온)로 전기화학적으로 분할될 수 있다. 전기화학 반응에 의해 생성된 전자는 전기 부하 회로(도 1에 도시되지 않음)를 통해 캐소드(112)로 흘러서, 직류 전류를 생성한다. 애노드(114)에서 전기화학적 반응에 의해 생성된 양자는 전해질 또는 양자 교환 막(116)을 통해 캐소드(112)로 확산된다. 전해질 또는 양자 교환 막(116)은 양으로 하전된 이온, 예컨대 양자의 통과를 허용하면서 음으로 하전된 전자의 통과를 방지할 수 있다. 전해질 또는 양자 교환 막(116)을 통과한 후, 캐소드(112)의 양자는 전기 부하 회로를 통과한 전자 및 캐소드(112)에 공급된 산소와 반응하여 열과 물을 생성할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연료 전지 모듈(100)은 내부에 연료 전지(110)를 수용하는 인클로저(120) 및 인클로저(120)에 유체적으로 연결된 공기 가압 메커니즘(130)을 추가로 포함한다. 인클로저(120)는 공기 입구(122) 및 공기 출구(124)를 포함할 수 있다. 예컨대 공기(132)와 같은 산화제 가스는 공기 입구(122) 및 공기 출구(124)를 통해 연료 전지(110)에 공급될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기(132)는 둘러싼 주변 환경으로부터 당겨진 공기일 수 있다. 인클로저(120)는 공기 입구(122) 및 공기 출구(124)를 제외하고 기밀하게 밀봉된다. 일부 실시예에서, 연료 전지(110)는 인클로저(120)로부터 절연되어 연료 전지(110) 또는 연료 전지 스택으로부터 인클로저(120)를 통해 흐르는 공기(132)로의 열 전달을 감소시킨다. 예컨대, 연료 전지 모듈(100)의 연료 전지(110) 또는 연료 전지 스택은 플라스틱, 다공성 세라믹 또는 섬유 재료와 같은 열전도율이 낮은 재료로 둘러싸일 수 있다.
공기 가압 메커니즘(130)은 임의의 적합한 공기 가압 메커니즘, 예컨대 공기 송풍기 또는 공기 압축기일 수 있다. 공기 가압 메커니즘(130)의 입구는 공기 출구(124)에 유체적으로 연결될 수 있고 공기 가압 메커니즘(130)의 출구는 캐소드(112)의 가압된 공기 입구(126)에 유체적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기 가압 메커니즘(130)은 공기 입구(122)를 통해 인클로저(120) 내로 및 공기 출구(124)를 통해 인클로저(120)로부터 공기 가압 메커니즘(130)으로 공기(132)를 당기도록 구성될 수 있다. 공기 가압 메커니즘(130)은 가압된 공기 스트림(150)을 형성하여 가압된 공기 입구(126)를 통해 가압된 공기 스트림(150)을 캐소드(112)로 지향시키기 위해 공기(152)를 가압할 수 있다.
캐소드(112)로 공급되는 가압된 공기 스트림(150)의 적어도 일부는 캐소드(112)에서 발생하는 전기화학적 반응에 의해 소비되어 물을 수용하는 산소 고갈된 공기 유동(160)을 생성할 수 있다. 산소 고갈된 공기 유동(160)은 배기 출구(128)를 통해 캐소드(112)로부터 배출될 수 있다. 가압된 공기 입구(126) 및 배기 출구(128)는 임의의 적절한 폭, 단면적, 깊이, 형상 및/또는 구성을 가질 수 있다. 연료 전지(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 공기 입구 및 하나의 배기 출구를 갖지만, 더 많은 수의 입구 또는 출구가 제공될 수 있음을 이해할 것이다.
본원에 기술된 바와 같이, 도 1에는 도시되지 않았지만, 연료 전지(110)의 애노드(114)는 연료 입구를 통해 수소와 같은 연료 스트림이 공급될 수 있고 연료 출구를 통해 애노드(114)로부터 사용된 연료 스트림을 배출할 수 있다. 일부 예에서, 애노드(114)에 공급된 수소는 애노드(114)로부터 또는 전해질 또는 양자 교환 막(116)을 통해 반응없이 누출될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연료 전지 모듈(100)에서, 연료 전지(110)로부터 누출된 수소(이하 "수소 누출(140)")는 애노드(114) 및/또는 전해질(116)로부터 인클로저(120) 내로 누출될 수 있다. 인클로저(120)에 진입한 후, 수소 누출(140)은 공기(132)와 혼합되고 함께 공기 출구(124)를 통해 생성된 드래프트(draft)를 경유하여 인클로저(120)로부터 공기 가압 메커니즘(130)에 의해 공기 가압 메커니즘(130)으로 당겨질 수 있다. 공기 가압 메커니즘(130)에 의해 인클로저(120) 내에 생성된 드래프트는 수소 누출이 공기 입구(122)를 통해 인클로저를 떠나는 것을 방지할 수 있다. 가압 메커니즘(130)은 수소 누출(140)과 공기(132)를 결합 및 가압하여 캐소드(112)으로 지향될 수 있는 가압된 공기 스트림(150)을 형성할 수 있다. 캐소드(112)에 공급된 수소 누출(140)은 그 다음 캐소드(112)에서 물로 반응될 수 있다. 예컨대, 수소 누출(140)은 캐소드에서 공기(132) 내의 산소와 반응하여 열 및 물을 생성할 수 있다(예: 2H2 + O2 → 2H2O). 따라서, 연료 전지(110)로부터의 임의의 잠재적 수소 누출(140)이 인클로저(120)로부터, 화재 또는 폭발 위험이 발생할 수 있는 외부 환경으로 빠져 나가는 것이 방지될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, 공기 입구(122) 및 공기 출구(124)는 임의의 적절한 폭, 단면적, 깊이, 형상 및/또는 구성을 가질 수 있다. 공기 입구(122) 및 공기 출구(124)의 위치는 연료 전지(110)로부터의 수소 누출(140)이 공기(132)의 유동에 의해 실질적으로 퍼지될 수 있도록 선택될 수 있다. 예컨대, 공기 가압 메커니즘(130)에 의해 생성된 드래프트가 인클로저(120)의 전체 길이를 덮도록 공기 입구(122)는 인클로저(120)의 일 단부에 위치될 수 있고 공기 출구(124)는 인클로저(120)의 반대 단부에 위치될 수 있으며, 이에 의해 인클로저(120)의 저 유동 또는 데드 스팟(dead spot)의 위험을 감소시킨다. 추가로, 일부 실시예에서, 공기 입구(122) 및 공기 출구(124)는 발생된 드래프트가 인클로저(120)의 전체 길이 및 전체 폭을 가로지르도록 하기 위해 인클로저(120)의 반대 단부들 및 반대 측면들에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 입구(122)는 인클로저(120)의 상단 섹션에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 공기 입구(122)는 인클로저(120)의 하단 섹션에 위치될 수 있다. 인클로저(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 공기 입구 및 하나의 공기 출구를 갖지만, 더 많은 수의 공기 입구 및 공기 출구가 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 실시예에서, 가압된 공기 스트림(150) 중 수소의 백분율 및/또는 농도는 예컨대 약 0.1 % 미만, 약 0.2 % 미만, 약 0.3 % 미만, 약 0.4 % 미만, 약 0.5 % 미만, 0.6 % 미만, 약 0.7 % 미만, 약 0.8 % 미만, 약 0.9 % 미만, 약 1 % 미만, 약 2 % 미만, 약 3 % 미만 또는 약 4 % 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 전지 모듈(100)은 가압된 공기 스트림(150)에서 수소의 백분율 및/또는 또는 농도를 검출하기 위해 공기 출구(124) 또는 가압된 공기 입구(126)의 배관 또는 도관에 일체화되거나 또는 이를 따라 배치될 수 있는 수소 검출기(142)를 포함할 수 있다. 인클로저(120) 내의 임의의 수소 누출(140)이 공기 출구(124)를 통해 당겨지고 가압된 공기 입구(126)를 통해 유도될 수 있기 때문에, 연료 전지(110)의 어디에서 누출이 오는지에 관계없이 수소 누출이 검출될 수 있다. 이는 연료 전지 스택을 둘러싸는 다수의 수소 검출기를 사용하거나, 누출이 수소 검출기의 위치에 근접하지 않았기 때문에 충분한 수소 검출기들이 사용되지 않을지라도 누출이 누락되는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 가압된 공기 입구(126)를 통해 캐소드(112)에 공급된 가압된 공기 스트림(150)의 적어도 일부는 캐소드(112)에서 발생하는 전기화학 반응에 의해 소비되어 배기 출구(128)로부터 배출된 산소 고갈된 공기 유동(160)을 생성할 수 있다. 산소 고갈된 공기 유동(160)에서의 산소의 체적 백분율 및/또는 농도는 캐소드(112)에서 전기화학적 반응에 의해 소비되는 산소의 손실로 인해 캐소드(112)에 공급되는 가압된 공기 스트림(150)의 체적 백분율 및/또는 농도보다 더 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 가압된 공기 스트림(150)을 통해 가압된 공기 입구(126)를 경유하여 캐소드(112)에 공급된 수소 누출(140)은 캐소드(112)에서 일어나는 전기화학적 반응에 의해 소비될 수 있어서 산소 고갈된 공기 유동(160)은 실질적으로 수소가 없다. 예컨대, 산소 고갈된 공기 유동(160)에서 수소의 백분율 및/또는 농도는 약 0.1 % 미만, 약 0.2 % 미만, 약 0.3 % 미만, 약 0.4 % 미만, 약 0.5 % 미만, 약 0.6 % 미만, 약 0.7 % 미만, 약 0.8 % 미만, 약 0.9 % 미만, 약 1 % 미만 또는 약 2 % 미만일 수 있다.
일부 실시예에서, 연료 전지 모듈(100)은 스택에 배열된 복수의 연료 전지(110)를 포함할 수 있다. 예컨대, 연료 전지 스택은 당업계에 일반적으로 공지된 방식으로 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된 5 초과, 10 초과, 20 초과, 25 초과, 50 초과, 100 초과, 200 초과의 연료 전지 또는 더 많은 연료 전지(110)를 포함할 수 있다. 이 설명은 연료 전지(110)를 참조할 수 있지만, 설명된 실시예는 또한 복수의 연료 전지(110)를 포함하는 연료 전지 스택을 갖는 연료 전지 모듈(100)에도 적용될 수 있는 것으로 이해된다.
일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 전지 모듈(100)은 전압 검출기(170) 및 제어기(180)를 포함할 수 있다. 전압 검출기(170)는 연료 전지(110)에 전기적으로 연결될 수 있고 연료 전지(110) 또는 복수의 연료 전지(110)의 전압을 검출하고 전압 값을 나타내는 전압 신호(175)를 생성하도록 구성될 수 있다. 전압 검출기(170)는 예컨대 아날로그 전압계, 디지털 전압계, 멀티미터 및/또는 전자 테스트 장치를 포함할 수 있다. 전압 검출기(170)는 제어기(180)와 통신하도록 구성되고 전압 신호(175)를 제어기(180)로 전송하도록 구성될 수 있다. 전압 검출기(170)로부터의 전압 신호(175)에 기초하여, 제어기(180)는 연료 전지(110)의 전압을 모니터링할 수 있다.
일부 실시예에서, 연료 전지 모듈(110)은 연료 전지(110) 또는 복수의 연료 전지(110)의 하나 이상의 전압 값을 나타내는 복수의 전압 신호(175)를 생성할 수 있는 복수의 전압 검출기(170)를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 연료 전지(110)를 갖는 연료 전지 모듈(110)은 대응하는 복수의 전압 검출기(170)를 구비하여 각각의 연료 전지(110)의 전압이 모니터링될 수 있다. 전압 검출기(170)로부터 전송된 복수의 전압 신호(175)에 기초하여, 제어기(180)는 각각의 연료 전지(110)의 하나 이상의 전압 값을 모니터링하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기(180)는 전압 신호(175)에 기초하여 연료 전지 모듈(100)의 작동을 조정할 수 있다. 예컨대, 검출된 연료 전지(110)의 전압이 과도한 수소 누출(140)을 나타낼 수 있는 최소 설정 점보다 낮은 경우, 제어기(180)는 연료 전지(110)의 전류 밀도를 감소시키거나 연료 전지 모듈(100)의 작동을 정지시킬 수 있다. 예컨대, 제어기(180)는 연료 전지(110)의 작동을 제어하도록 구성된 전력 조절기 및/또는 회로에 연결될 수 있다(도 2에는 도시되지 않음). 예컨대, 최소 설정 점은 전지에 비례할 수 있고 약 0 내지 1 볼트, 약 0.1 볼트 내지 1 볼트, 약 0.2 볼트 내지 1 볼트, 약 0.3 볼트 내지 1 볼트, 0.4 볼트 내지 1 볼트, 0.5 볼트 내지 1 볼트, 0.6 볼트 내지 1 볼트, 0.7 볼트 내지 1 볼트, 0.8 볼트 내지 1 볼트 또는 0.9 볼트 내지 1 볼트의 범위일 수 있다.
일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 전지 모듈(110)은 공기 입구(122)를 통과한 공기(132)의 질량 또는 체적 유량을 검출하도록 구성된 센서(190)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서(190)는 공기 입구(122)와 일체형으로 구성되거나 또는 공기 입구(122)의 배관 또는 도관을 따라 위치될 수 있다. 센서(190)는 공기(132)의 질량 또는 체적 유량을 나타내는 공기 신호(185)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 센서(190)는 제어기(180)와 통신할 수 있고 제어기(180)에 공기 신호(185)를 전송하도록 구성될 수 있다. 제어기(180)는 공기 가압 메커니즘(130)과 통신할 수 있고 공기(132)의 유량을 조절하기 위해 공기 가압 메커니즘(130)의 속도 또는 전력을 조정하도록 구성된다. 예컨대, 공기 신호(185)에 기초하여, 제어기(180)는 원하는 유량으로 공기 입구(122)를 통해 공기(132)를 당기도록 공기 가압 메커니즘(130)의 속도를 조정하기 위해 명령 신호를 공기 가압 메커니즘(130)에 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 유동 제어 밸브(도 2에 도시되지 않음)는 공기 입구(122)에 있는 액추에이터 및/또는 위치설정기에 전기적으로 또는 기계적으로 결합될 수 있고 제어기(180)에 의해 조절될 수 있다. 제어기(180)는 연료 전지(110)의 작동에 기초하여 공기(132)의 유동을 원하는 유량으로 조절하기 위해 밸브를 개폐하도록 유동 제어 밸브의 액추에이터 및/또는 위치설정기에 명령 신호를 전송할 수 있다.
일부 실시예에서, 공기 입구(122)를 통과한 공기(132)의 유량을 조절함으로써, 제어기(180)는 인클로저(120)에서 수소 누출(140)의 퍼지를 조절할 수 있다. 예컨대, 공기 입구(122)를 통과한 공기(132)의 유량을 증가시키는 것은, 인클로저(120)를 통과하는 공기(132)의 유량을 증가시킬 수 있고, 그에 의해 공기 출구(124) 외부의 인클로저(120)로부터 당겨질 수 있는 수소 누출(140)의 양 또는 유량을 증가시킬 수 있다. 유량에서의 이러한 증가는 공기 출구(124)에서의 공기(132)에서 또는 가압된 공기 출구(126)에서 가압된 공기 스트림(150) 내에서 수소의 농도를 허용 가능한 임계값 미만(예: 인화성 하한(LFL)의 ¼ 또는 1 체적 % 또는 ½ LFL 또는 0.5 체적 %)으로 유지하기 위해 수소 누출(140)의 검출에 반응하여 행해질 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 수소 검출기(142)는 공기 출구(124)를 통해 흐르는 공기(132) 또는 가압된 공기 입구(126)로 진입하는 가압된 공기 스트림(150) 중의 수소의 질량 또는 체적 농도 또는 백분율을 나타내는 히드로겔 신호(145)를 생성하도록 구성될 수 있다. 수소 검출기(142)는 제어기(180)와 통신하고 수소 신호(145)를 제어기(180)로 전송하도록 구성될 수 있다. 제어기(180)는 검출된 수소의 레벨이 소정 임계값을 초과할 때 연료 전지 모듈(100)을 가동중지시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 공기 입구(122)를 통과한 공기(132)의 유량은 공기 출구(124)를 나가는 공기(132) 내의 또는 가압된 공기 스트림(150) 내의 수소 농도를 허용 가능한 임계값 미만으로 유지하기 위해 수소 검출기(142)에 의해 수소가 검출될 때 증가될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 공기(132)의 유량 변경은 수소(140)의 누출을 검출하고 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 수소가 검출될 때, 공기 입구(122)를 통과한 공기(132)의 유량이 증가 또는 감소될 수 있고, 연료 전지(110)의 전압의 결과적인 변화는 수소 누출을 정량화하기 위해 수소 누출이 없이 연료 전지(110)에 대한 예상 전압 변화와 비교될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기(180)는 인클로저(120)의 크기 및/또는 기하학적 형태, 연료 전지(110)의 수 및 공기 입구(122) 및 공기 출구(124)의 위치와 같은 연료 전지 모듈(100)의 설계에 기초하여 공기(132)에 대한 최적 유량을 결정할 수 있다. 예컨대, 제어기(180)는 연료 전지 모듈(100)이 복수의 연료 전지(110)를 포함할 때 공기(132)의 유량을 증가시킬 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, 제어기(180)는 다양한 피드백 제어 방식, 예컨대 비례-적분-미분 제어(Proportional-lntegral-Derivative control), 적응 제어, 최적 제어, 모델 예측 제어, 비선형 제어 또는 지능형 제어를 이용하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어기(180)는 연료 전지 모듈(100)의 수많은 기능을 제어할 수 있는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기(180)는 연료 전지 모듈(100)의 개시된 기능을 수행하는 지시를 실행하기 위한 메모리(예: RAM), 2 차 저장 장치(예: ROM), 프로세서(예: CPU) 또는 임의의 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 전력 공급 회로, 신호 조율 회로, 데이터 획득 회로, 신호 출력 회로, 신호 필터링 회로, 신호 증폭 회로 및 당업계에 알려진 다른 유형의 회로와 같은 다양한 다른 회로가 제어기(180)와 연관될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(180), 전압 검출기(170), 센서(190), 수소 검출기(142) 및 공기 가압 메커니즘(130)은 예컨대 무선 또는 하드 연결을 통해 동작 가능하게 결합될 수 있고, 연속적으로, 주기적으로 또는 확률적으로 검출, 측정 및/또는 지시 신호를 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(180)는 연료 전지 모듈(110)의 사용자에게 최소 임계값 미만의 전압이 예컨대 시각적 또는 청각적 신호에 의해 검출됨을 표시할 수 있고, 자동으로 또는 사용자로부터 지시를 수신할 때 연료 전지 모듈(100)을 가동중지할 수 있다.
본원에 기술된 연료 전지 모듈(100)은 다양한 연료 전지 시스템에서 그리고 연료 전지 시스템에서 수소 누출을 회수하고 누출 수소를 물로 처리하는 방법에 의해 사용될 수 있다.
연료 전지 시스템에서 수소 누출을 회수하기 위한 방법(200)은 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 연료 전지 모듈(100)의 하나 이상의 특징을 사용할 수 있다. 방법(200)의 예시적인 실시예는 도 3을 참조하여 이하에 설명된다.
본원에 기술된 바와 같이, 방법(200)의 일부 또는 모든 단계는 제어기(180)와 같은 연료 전지 모듈(110) 또는 연료 전지 모듈(110)의 하나 이상의 구성요소에 의해 수행될 수 있다. 방법(200)의 단계들의 순서는 변경될 수 있고, 다양한 예시적인 실시예에서 수행될 수 있다. 추가적인 단계들이 방법(200)에 추가될 수 있다. 일부 단계들은 생략되거나 반복될 수 있고, 및/또는 동시에 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 방법(200)은 도 3에 도시된 바와 같은 단계(210 내지 240)를 포함할 수 있다. 단계(210)는 인클로저(120)에 연료 전지(110)를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(210)는 연료 전지(110)가 연료 전지 모듈(100)의 일부로서 인클로저(120)에 제공되면 생략될 수 있다. 단계(220)는 공기 입구(122)를 통해 인클로저(120) 내로 그리고 인클로저(120)로부터 공기 출구(124)를 통해 공기 가압 메커니즘(130) 내로 공기 가압 메커니즘(130)을 사용하여 공기(132)를 당기는 단계를 포함할 수 있다. 공기(132)는 주변 환경으로부터의 공기일 수 있거나 또는 압축 공기 공급 장치 또는 압축 산소 공급 장치로부터의 공기일 수 있다. 단계(220)는 공기 출구(124)를 통해 연료 전지(110)로부터 인클로저(120) 내로 그리고 인클로저(120)로부터 공기 가압 메커니즘(130)으로 상당한 양 또는 모든 수소 누출(140)을 당기거나 또는 퍼지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
단계(230)는 가압된 공기 스트림(150)을 형성하기 위해 공기 가압 메커니즘(130)을 통해 공기(132)를 가압하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(230)는 공기 가압 메커니즘(130)을 통해 공기(132)와 함께 연료 전지(110)로부터 수소 누출(140)을 가압하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 가압된 공기 스트림(150)은 공기(132) 및 연료 전지(110)로부터의 임의의 수소 누출(140)을 모두 포함할 수 있다.
단계(240)는 가압된 공기 스트림(150)을 캐소드(112)로 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 공기 가압 메커니즘(130)의 출구는 가압된 공기 스트림(150)이 화학 반응을 위해 캐소드(112)에 공급되도록 캐소드(112)에 유체적으로 연결될 수 있다. 단계(240)는 가압된 공기 스트림(150) 내의 수소를 캐소드(112)에서 물로 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 단계(240)는 또한 배기 출구(128)로부터 캐소드 배기를 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 캐소드 배기는 최대 설정점 또는 임계값 미만의 산소 고갈된 공기 유동(160), 물 또는 수증기 및/또는 또는 수소량을 포함할 수 있다.
추가 단계들이 방법(200)에 추가될 수 있다. 예컨대, 방법(200)은 전압 검출기를 사용하여 연료 전지(110)의 전압을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(200)은 전압이 소정 임계값 미만으로 떨어질 때 연료 전지(110) 또는 연료 전지 모듈(100)의 작동을 정지시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 방법(200)은 센서(190)를 사용하여 공기 입구(122)를 통해 공기(132)와 같은 산화제 가스의 유량을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(200)은 공기 가압 메카니즘(130)의 전력 또는 속도를 조절함으로써 공기(132)의 유량을 조절하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(200)은 공기 출구(124)에서의 공기(132) 내 수소의 농도 또는 가압된 공기 입구(126)에서의 가압된 공기 스트림(150) 내 수소 농도를 검출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(200)은 연료 전지(110)로부터의 수소 누출(140)이 실질적으로 또는 완전히 공기(132)로 퍼지되고 캐소드(112)에서 물로 처리되도록 공기(132)의 유량을 최적의 유량으로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 설명은 예시의 목적으로 제시되었다. 이는 배타적이지 않으며 개시된 정확한 형태 또는 실시예로 제한되지 않는다. 실시예의 수정, 개조 및 다른 응용은 개시된 실시예의 명세서 및 실시를 고려할 때 명백해질 것이다.
또한, 예시적인 실시예들이 본원에서 설명되었지만, 그 범위는 본 개시에 기초한 등가의 요소, 수정, 생략, 조합(예: 다양한 실시예들에 걸친 양태들의), 적응 및/또는 변경을 갖는 임의의 및 모든 실시예들을 포함한다. 청구범위의 요소는 청구범위에 사용된 언어에 기초하여 광범위하게 해석되어야 하며, 본 명세서 또는 출원의 기소 동안에 기재된 예에 제한되지 않으며, 이 예는 비 배타적인 것으로 해석되어야 한다. 또한, 개시된 방법의 단계는 재정렬 단계 및/또는 단계의 삽입 또는 삭제를 포함하는 임의의 방식으로 변형될 수 있다.
본 개시의 특징 및 장점은 상세한 설명으로부터 명백하므로, 첨부된 청구범위는 본 개시의 진정한 사상 및 범위 내에 속하는 모든 전지 및 전지 스택을 포함하는 것으로 의도된다. 본원에 사용된 바와 같이, 단수 표현은 "하나 이상"을 의미한다. 유사하게, 복수의 용어의 사용은 주어진 문맥에서 명백하지 않은 한 복수를 의미할 필요는 없다. "및" 또는 "또는"과 같은 단어는 달리 지시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 또한, 본 개시를 연구함으로써 많은 변형 및 변화가 용이하게 이루어질 것이기 때문에, 도시되고 설명된 정확한 구성 및 작동으로 본 개시를 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 모든 적합한 변형 및 등가물은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 예상할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예는 본원에 기재된 본 개시의 명세서 및 실시를 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 예는 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 개시의 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구범위에 의해 지시되도록 의도된다.
Claims (28)
- 연료 전지 모듈로서,
애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치된 전해질을 갖는 연료 전지;
상기 연료 전지를 내부에 수용하는 인클로저로서, 공기 입구 및 공기 출구를 포함하는, 상기 인클로저; 및
상기 인클로저에 유체적으로 연결된 공기 가압 메커니즘으로서, 상기 공기 가압 메커니즘은 상기 공기 입구를 통해 상기 인클로저 내로 및 상기 공기 출구를 통해 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘으로 공기를 당기도록(draw) 구성되며, 상기 공기 가압 메커니즘은 공기를 가압하여 상기 캐소드로 지향되는 가압된 공기 스트림을 형성하는, 상기 공기 가압 메커니즘을 포함하는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 연료 전지로부터 누출된 임의의 가스가 상기 인클로저 내로 누출되고, 상기 인클로저에서 상기 가스는 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘에 의해 당겨져서 상기 캐소드로 공급되는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 연료 전지로부터 누출된 수소는 상기 인클로저 내로 누출되고, 상기 인클로저에서 상기 수소는 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘에 의해 당겨져서 상기 캐소드로 공급되고, 상기 캐소드에서 상기 수소는 물로 처리되는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 인클로저는 산소 고갈된 공기가 상기 캐소드로부터 배출되는 배기 출구를 추가로 포함하는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 공기 가압 메커니즘은 공기 송풍기 및 공기 압축기 중 적어도 하나인, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 인클로저는 상기 공기 입구 및 상기 공기 출구를 제외하고 기밀하게 밀봉되는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 연료 전지는 상기 인클로저로부터 절연되는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 공기 입구는 상기 인클로저의 상단 섹션 또는 하단 섹션에 위치되고 상기 캐소드보다 상기 애노드에 더 가깝게 위치되는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
전압 검출기 및 제어기를 추가로 포함하고, 상기 전압 검출기는 상기 연료 전지의 전압을 검출하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 연료 전지의 전압이 소정 임계값 미만으로 떨어질 때 상기 연료 전지의 작동을 정지시키도록 구성되는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 공기 입구를 통과한 공기의 유량을 측정하도록 구성된 공기 유동 센서를 추가로 포함하는, 연료 전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 공기 출구를 통과한 공기 내 또는 상기 가압된 공기 스트림 내의 수소를 검출하도록 배치된 수소 검출기를 추가로 포함하는, 연료 전지 모듈. - 제 11 항에 있어서,
상기 연료 전지 모듈은 수소의 레벨이 소정 임계값을 초과할 때 가동중지(shut down)되는, 연료 전지 모듈. - 제 11 항에 있어서,
상기 가압된 공기 스트림 내의 수소 농도를 허용 가능한 임계값 미만으로 유지하도록 수소가 검출될 때, 상기 공기 입구를 통과한 공기의 유량이 증가되는, 연료 전지 모듈. - 제 11 항에 있어서,
수소가 검출되고 상기 연료 전지의 결과적인 전압 변화가 상기 수소 누출을 정량화하기 위해 수소 누출이 없는 상기 연료 전지에 대한 예상 전압 변화와 비교될 때, 공기 입구를 통과한 공기의 유량이 증가 또는 감소되는, 연료 전지 모듈. - 연료 전지 시스템에서 수소 누출을 회수하는 방법으로서,
인클로저에 연료 전지를 수용하는 단계로서, 상기 연료 전지는 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치된 전해질을 가지며, 상기 인클로저는 공기 입구 및 공기 출구를 포함하는, 상기 수용 단계;
상기 공기 입구를 통해 상기 인클로저 내로 및 상기 공기 출구를 통해 상기 인클로저로부터 공기 가압 메커니즘으로 공기를 당기는 단계;
가압된 공기 스트림을 형성하기 위해 상기 공기 가압 메커니즘을 통해 공기를 가압하는 단계; 및
상기 가압된 공기 스트림을 상기 캐소드로 지향시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 연료 전지로부터 누출된 임의의 가스를 상기 인클로저 내로 당기고 상기 공기 가압 메커니즘을 통해 상기 인클로저로부터 상기 캐소드로 지향시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 연료 전지로부터 누출된 수소는 상기 인클로저 내로 누출되고, 상기 인클로저에서 상기 수소는 상기 공기 가압 메커니즘에 의해 상기 인클로저로부터 당겨져서 상기 캐소드로 공급되고, 상기 캐소드에서 상기 수소는 물로 처리되는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
배기 출구를 통해 상기 캐소드로부터 산소 고갈된 공기를 배출하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 인클로저는 상기 공기 입구 및 상기 공기 출구를 제외하고 기밀하게 밀봉되는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 연료 전지는 상기 인클로저로부터 절연되는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 공기 입구는 상기 인클로저의 상단 섹션 또는 하단 섹션에 위치되고 상기 캐소드보다 상기 애노드에 더 가깝게 위치되는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
전압 검출기를 사용하여 상기 연료 전지의 전압을 검출하는 단계; 및
상기 연료 전지의 전압이 소정 임계값 미만으로 떨어질 때 제어기를 사용하여 상기 연료 전지의 작동을 정지시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
공기 유동 센서를 사용하여 상기 공기 입구를 통과한 공기의 유량을 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
수소 검출기를 사용하여 상기 공기 출구를 통과한 공기 내 또는 상기 가압된 공기 스트림 내의 수소를 검출하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 수소 검출기에 의해 검출된 수소의 레벨이 소정 임계값을 초과할 때 상기 연료 전지 모듈을 가동중지시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 가압된 공기 스트림 내의 수소 농도를 허용 가능한 임계값 미만으로 유지하도록 수소가 상기 수소 검출기에 의해 검출될 때, 상기 공기 입구를 통과한 공기의 유량을 증가시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 24 항에 있어서,
수소가 검출되고 상기 연료 전지의 결과적인 전압 변화가 상기 수소 누출을 정량화하기 위해 수소 누출이 없는 상기 연료 전지에 대한 예상 전압 변화와 비교될 때, 공기 입구를 통과한 공기의 유량을 증가 또는 감소시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 연료 전지 시스템으로서,
애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치된 전해질을 갖는 복수의 연료 전지들을 포함하는, 연료 전지 스택;
상기 연료 전지 스택을 내부에 수용하는 인클로저로서, 공기 입구 및 공기 출구를 포함하는, 상기 인클로저; 및
상기 인클로저에 유체적으로 연결된 공기 가압 메커니즘으로서, 상기 공기 가압 메커니즘은 상기 공기 입구를 통해 상기 인클로저 내로 및 상기 공기 출구를 통해 상기 인클로저로부터 상기 공기 가압 메커니즘으로 공기를 당기도록 구성되며, 상기 공기 가압 메커니즘은 공기를 가압하여 복수의 연료 전지들의 캐소드들로 지향되는 가압된 공기 스트림을 형성하는, 상기 공기 가압 메커니즘을 포함하는, 연료 전지 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762581216P | 2017-11-03 | 2017-11-03 | |
| US62/581,216 | 2017-11-03 | ||
| PCT/US2018/057918 WO2019089413A1 (en) | 2017-11-03 | 2018-10-29 | Fuel cell module arrangement with leak recovery and methods of use |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200083501A true KR20200083501A (ko) | 2020-07-08 |
Family
ID=64332172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207014383A KR20200083501A (ko) | 2017-11-03 | 2018-10-29 | 누출 회수를 갖는 연료 전지 모듈 장치 및 사용 방법 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11289725B2 (ko) |
| EP (1) | EP3704755A1 (ko) |
| JP (1) | JP2021501966A (ko) |
| KR (1) | KR20200083501A (ko) |
| CN (1) | CN111542958A (ko) |
| AU (1) | AU2018361220A1 (ko) |
| WO (1) | WO2019089413A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220108253A (ko) * | 2021-01-25 | 2022-08-03 | 한국철도기술연구원 | 수소연료전지 차량의 누출 수소 제거 시스템 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200068793A (ko) * | 2018-12-05 | 2020-06-16 | 현대자동차주식회사 | 연료전지의 발전 정지 모드 제어방법 및 제어시스템 |
| US11404710B2 (en) * | 2018-12-17 | 2022-08-02 | Cummins Enterprise Llc | Assembled portion of a solid oxide fuel cell and methods for inspecting the same |
| RU199531U1 (ru) * | 2020-03-17 | 2020-09-07 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Контейнер батарей топливных элементов транспортного средства |
| AT524168B1 (de) * | 2020-08-26 | 2022-11-15 | Avl List Gmbh | Erkennungsverfahren für eine Erkennung von Leckagegas |
| CN112290054B (zh) * | 2020-09-23 | 2021-09-03 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种密闭空间燃料电池发电系统 |
| CN112864426B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-05-20 | 上海电气集团股份有限公司 | 燃料电池模块及其漏水检测方法、通风控制方法 |
| DE102021204593A1 (de) * | 2021-05-06 | 2022-11-10 | Siemens Mobility GmbH | Brennstoffzellensystem und Verfahren zu seiner Betreibung |
| US20220393220A1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-08 | Hydrogenics Corporation | Venting of sealed fuel cell enclosure |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3872756B2 (ja) | 2000-09-27 | 2007-01-24 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 燃料電池設備 |
| DE10126664B4 (de) | 2001-06-01 | 2008-08-07 | Nucellsys Gmbh | Brennstoffzellensystem |
| EP1283557A1 (de) * | 2001-08-01 | 2003-02-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Lokalisieren eines Gaslecks innerhalb einer Brennstoffzellenanordnung |
| JP2004158221A (ja) * | 2002-11-01 | 2004-06-03 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2005197156A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| WO2005099017A2 (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Ballard Power Systems Inc | Fuel release management for fuel cell systems |
| JP4747525B2 (ja) * | 2004-07-15 | 2011-08-17 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池の故障診断装置 |
| JP2006147452A (ja) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2007134240A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| US20080156549A1 (en) * | 2006-06-26 | 2008-07-03 | Leboe David A | Ventilation for fuel cell power unit |
| JP5207600B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2013-06-12 | ヤマハ発動機株式会社 | 燃料電池システム |
| DE502006006742D1 (de) * | 2006-10-31 | 2010-05-27 | Daimler Ag | Versorgungssytem für einen brennstoffzellenstapel sowie verfahren zum betreiben des versorgungssystems |
| US20080145722A1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-06-19 | Coignet Philippe A | Economical and Reliable Gas Sensor |
| JP2009289540A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| KR101543824B1 (ko) | 2009-01-15 | 2015-08-11 | 두산 퓨얼 셀 아메리카, 인크. | 연료전지 발전장치 방출물 감소 시스템 및 방법 |
| US8535836B2 (en) | 2009-07-08 | 2013-09-17 | Bloom Energy Corporation | Method of operating a fuel cell system with bypass ports in a fuel processing assembly |
| DE102010023671A1 (de) * | 2010-06-12 | 2011-12-15 | Daimler Ag | Brennstoffzellensystem mit einer in einem Gehäuse angeordneten Brennstoffzelle |
| GB2488385B (en) * | 2011-09-23 | 2014-04-23 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell system |
| JPWO2013122124A1 (ja) * | 2012-02-17 | 2015-05-18 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
| ES2785401T3 (es) * | 2013-06-28 | 2020-10-06 | Nuvera Fuel Cells Llc | Un método para controlar flujo de aire en un sistema de alimentación de celda de combustible |
| CN106463759A (zh) * | 2014-05-28 | 2017-02-22 | 戴姆勒股份公司 | 燃料电池系统 |
| JP6352147B2 (ja) * | 2014-10-28 | 2018-07-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 複合発電システム及び複合発電システムの制御方法 |
-
2018
- 2018-10-29 US US16/173,142 patent/US11289725B2/en active Active
- 2018-10-29 KR KR1020207014383A patent/KR20200083501A/ko not_active Application Discontinuation
- 2018-10-29 WO PCT/US2018/057918 patent/WO2019089413A1/en unknown
- 2018-10-29 AU AU2018361220A patent/AU2018361220A1/en active Pending
- 2018-10-29 JP JP2020524384A patent/JP2021501966A/ja active Pending
- 2018-10-29 EP EP18804176.8A patent/EP3704755A1/en active Pending
- 2018-10-29 CN CN201880085217.3A patent/CN111542958A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220108253A (ko) * | 2021-01-25 | 2022-08-03 | 한국철도기술연구원 | 수소연료전지 차량의 누출 수소 제거 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021501966A (ja) | 2021-01-21 |
| WO2019089413A1 (en) | 2019-05-09 |
| EP3704755A1 (en) | 2020-09-09 |
| US11289725B2 (en) | 2022-03-29 |
| US20190140293A1 (en) | 2019-05-09 |
| CN111542958A (zh) | 2020-08-14 |
| AU2018361220A1 (en) | 2020-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20200083501A (ko) | 누출 회수를 갖는 연료 전지 모듈 장치 및 사용 방법 | |
| JP4468994B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| US7045233B2 (en) | Method and apparatus for electrochemical compression and expansion of hydrogen in a fuel cell system | |
| US10553886B2 (en) | Generation of oxygen depleted air by a fuel cell system | |
| EP2226881B1 (en) | A method for detecting the flooding of a fuel cell in a back-up electric fuel cell generator and for accordingly recovering the flooded fuel cell | |
| US20010028970A1 (en) | Fuel cell system and method for operating fuel cell | |
| US20040028979A1 (en) | Method and apparatus for electrochemical compression and expansion of hydrogen in a fuel cell system | |
| US9660282B2 (en) | Fuel cell system and method of controlling the fuel cell system | |
| JP2006310109A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| US20040028960A1 (en) | Method and apparatus for electrochemical compression and expansion of hydrogen in a fuel cell system | |
| US8765318B2 (en) | System and method for electrochemical cell system and leak detection and indication | |
| KR20180085970A (ko) | 다채널 연료 전지 성능 평가 스테이션 | |
| JP2010262746A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| US20100047643A1 (en) | Fuel cell system | |
| KR101283247B1 (ko) | 연료전지 시스템 | |
| US20090208781A1 (en) | Method for operating a fuel cell system | |
| JP2010073343A (ja) | 燃料電池の冷却液充填方法および冷却液充填装置 | |
| KR101158090B1 (ko) | 워터트랩의 시험장치 | |
| JP2008311081A (ja) | 燃料電池システム | |
| KR101084078B1 (ko) | 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법 | |
| JP5670831B2 (ja) | 燃料電池システム及びその停止方法 | |
| KR20200020343A (ko) | 연료전지시스템의 운전 제어 장치 및 그 방법 | |
| TESTNET | The Fuel Cells Testing & Standardisation Network FCTESTNET Fuel Cells Glossary |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |