KR20200100886A - 고체수소저장 시스템의 열전달핀 및 그 고체수소저장 장치 - Google Patents

고체수소저장 시스템의 열전달핀 및 그 고체수소저장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전달 성능이 저하되는 것을 방지하면서 시스템을 경량화하고, 수소 저장량을 증대시키는 고체수소저장 장치에 관한 것으로, 본 발명에서는, 열교환튜브가 관통되도록 튜브관통부가 복수 형성되고, 상기 튜브관통부들이 선 형상의 연결부에 의해 연결된 열전달핀;을 포함하는 고체수소저장 장치의 열전달핀 및 그 고체수소저장 장치가 소개된다.

Description

고체수소저장 시스템의 열전달핀 및 그 고체수소저장 장치{HEAT CONDUCTION FIN OF SOLID STATE HYDROGEN STORAGE DEVICE}
본 발명은 열전달 성능이 저하되는 것을 방지하면서 시스템을 경량화하고, 수소 저장량을 증대시키는 고체수소저장 장치의 열전달핀 및 그 고체수소저장 장치에 관한 것이다.
금속수소화물 기반의 고체수소저장소재의 경우 열에너지가 가해지면 금속수소화물로부터 수소분자가 분해되어 수소가 방출되고, 적정 온도에서 수소를 공급 및 가압하면 다시 금속에 수소가 합성되면서 수소가 저장되는 가역 반응이 나타난다.
MgH2는 대표적인 금속수소화물로서, 다른 수소화물(hydride)보다 단위 질량당 수소 저장량이 높은 장점(수소저장밀도 7.8wt%)이 있다.
하지만, MgH2와 같은 금속수소화물은 수소 방출 반응이 일어나는 온도가 높고, 가열에 필요한 전력 소모가 크기 때문에, 수소 저장시스템의 열효율을 높이는 방안이 필요한 것은 물론, 시스템의 경량화를 위해 효율적인 열교환기 설계도 필요하다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2017-0011161 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 열전달 성능을 유지하면서 시스템을 경량화하고, 수소 저장량을 증대시키는 고체수소저장 장치의 열전달핀 및 그 고체수소저장 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 열교환튜브가 관통되도록 튜브관통부가 복수 형성되고, 상기 튜브관통부들이 선 형상의 연결부에 의해 연결된 열전달핀;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 튜브관통부들을 잇는 연결부들에 의해 상기 연결부들 사이에 폐공간을 이룰 수 있다.
상기 열전달핀이 수소저장소재 사이에 배치되고; 상기 폐공간 내에 수소저장소재가 구비될 수 있다.
상기 연결부가 상호 인접한 튜브관통부들 사이에 직선 또는 곡선 형상으로 연결될 수 있다.
상기 연결부의 단부는 상기 튜브관통부의 외주면 테두리에 일체로 고정될 수 있다.
상기 연결부와 다른 연결부가 교차되면서 연결부끼리 일체로 고정될 수 있다.
상기 튜브관통부와 연결부가 동일 수평면 상에 형성될 수 있다.
상기 튜브관통부와 연결부가 동일 두께로 형성될 수 있다.
상기 열전달핀의 테두리에 링형상의 연결링부가 형성되고; 상기 연결링부의 내주면에 연결부가 연결될 수 있다.
상기 열전달핀의 중앙에 수소주입부가 형성되고; 상기 수소주입부의 외주면에 연결부가 연결될 수 있다.
본 발명의 구성은, 저장용기 내부에 복수 마련되고, 수소가 저장 및 방출되는 수소저장소재; 상기 수소저장소재를 관통하여 구비되어, 열을 공급하는 열교환튜브; 및 상기 수소저장소재 사이에 마련되고, 상기 열교환튜브가 관통되도록 튜브관통부가 복수 형성되며, 상기 튜브관통부들이 선 형상의 연결부에 의해 연결된 열전달핀;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 튜브관통부가 선 형상으로 형성된 연결부를 통해 이어지는 것은 물론, 상기 연결부가 튜브관통부들 사이에 망 구조로 이어짐으로써, 열전달핀의 무게를 줄여 수소저장 시스템을 경량화시키고 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 열전달핀에 형성된 빈 공간에 수소저장소재가 구비됨으로써, 수소저장 시스템 내에 수소저장소재의 함량을 증가시키게 되는바, 무게저장효율을 향상시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체수소저장 장치의 저장용기의 형상을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 열교환튜브와 열전달핀 및 수소저장소재의 결합관계를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 열전달핀의 구조를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 고체수소저장 장치에 대해 설명하면, 원통형의 저장용기(40) 내부에 그 축방향을 따라 다수의 열교환튜브(20)가 구비된다.
여기서, 상기 열교환튜브(20)는 금속재질의 가열튜브(20a) 및 냉각튜브(20b)를 포함하는 것으로, 상기 가열튜브(20a) 및 냉각튜브(20b)가 저장용기(40)의 축을 중심으로 임의의 반경 위치에 규칙적인 각도를 이루어 다수 구비된다.
아울러, 수소가 저장 및 방출되는 수소저장소재(30)는 MgH2, NaAlH4 등과 같은 금속수소화물로서 원반형의 형상으로 다수 형성되어 상기 저장용기(40) 내부에 구비된다. 이때에, 상기 수소저장소재(30)에는 상기 열교환튜브(20)와 대응하는 위치에 관통홀(31)이 형성되어, 상기 열교환튜브(20)가 관통 구비됨으로써, 상기 열교환튜브(20)로부터 열이 공급될 수 있게 된다.
그리고, 서로 이웃하는 두 개의 수소저장소재(30) 사이에는 열교환튜브(20)에서 수소저장소재(30)에 전달되는 열전도율 향상을 위해 열전도 성능이 우수한 열전달핀(10)이 각각 구비된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 열전달핀(10)은, 상기 열교환튜브(20)가 관통되도록 상기 열교환튜브(20)와 대응하는 위치에 튜브관통부(11)가 각각 형성되고, 상기 튜브관통부(11)들이 선 형상의 연결부(13)에 의해 연결되는 구조가 된다.
이에, 상기 튜브관통부(11)들을 잇는 연결부(13)들에 의해 연결부(13)들 사이에 폐공간(S)을 이루게 된다.
즉, 기존에는 상기 열전달핀(10)이 평판의 디스크 형상으로 형성되어 튜브관통부(11)들의 열이 전달되도록 구성되는 반면, 본 발명에서는 선 형상의 연결부(13)에 튜브관통부(11)들이 이어지도록 형성되고, 상기 연결부(13)들 사이가 빈 공간으로 형성됨으로써, 열전도 성능이 저하되는 것을 방지하면서도 열전달핀(10)의 무게를 줄여 수소저장 시스템을 경량화시킬 수 있게 된다.
더불어, 본 발명은 상기 폐공간(S) 내에 수소저장소재(30)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 열전달핀(10)에 형성된 빈 공간에 수소저장소재(30)가 구비됨으로써, 수소저장 시스템 내에 수소저장소재(30)의 함량을 증가시키게 되고, 이에 수소저장량을 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 도 3을 참조하여 본 발명에서 튜브관통부(11)와 연결부(13)가 연결되는 구조에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 연결부(13)가 상호 인접한 튜브관통부(11)들 사이에 직선 또는 곡선 형상으로 연결될 수 있다.
즉, 열전달핀(10)의 중앙을 기준으로 동일 반경 위치에 구비된 튜브관통부(11)들이 곡선의 연결부(13)에 의해 연결됨은 물론, 반경방향으로는 직선의 연결부(13)에 의해 연결이 될 수 있다. 또한, 이웃하는 튜브관통부(11)들끼리 직선의 연결부(13)에 의해 연결될 수도 있다.
아울러, 상기 연결부(13)의 단부는 상기 튜브관통부(11)의 외주면 테두리에 일체로 고정될 수 있다.
즉, 상기 연결부(13)의 일단이 어느 하나의 튜브관통부(11) 외주면에 일체로 고정되는 경우, 상기 연결부(13)의 타단은 상기 튜브관통부(11)와 인접한 다른 튜브관통부(11) 외주면에 일체로 고정되어, 두 개의 튜브관통부(11)를 연결하는 구조가 된다.
또한, 상기 연결부(13)와 다른 연결부(13)가 교차되면서 연결부(13)끼리 일체로 고정될 수 있다.
즉, 서로 인접한 튜브관통부(11)가 연결부(13)에 의해 연결됨으로써, 두 개의 연결부(13)가 교체하는 부분이 발생하게 되고, 이에 상기 교차부분에서 두 개의 연결부(13)가 일체로 고정되는 구조로 구성하게 된다.
아울러, 상기 튜브관통부(11)와 연결부(13)가 동일 수평면 상에 동일한 두께로 형성될 수 있다.
즉, 상기 튜브관통부(11)와 연결부(13)가 동일한 두께로 형성되어, 상기 열전달핀(10)의 양면에 구비되는 수소저장소재(30)가 상기 튜브관통부(11) 및 연결부(13)와 밀접되어 구비될 수 있다.
그리고, 상기 열전달핀(10)의 테두리에 링형상의 연결링부(15)가 형성되고, 상기 연결링부(15)의 내주면에 연결부(13)가 연결될 수 있다.
즉, 상기 연결링부(15)가 원형으로 형성되어, 수소저장소재(30)의 테두리부분에 밀접됨으로써, 상기 상기 수소저장소재(30)의 테두리 부분까지 안정적으로 열이 전달될 수 있게 된다.
또한, 상기 열전달핀(10)의 중앙에 수소주입부(17)가 형성되고, 상기 수소주입부(17)의 외주면에 연결부(13)가 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 튜브관통부(11)가 선 형상으로 형성된 연결부(13)를 통해 이어지는 것은 물론, 상기 연결부(13)가 튜브관통부(11)들 사이에서 여러 방향으로 이어짐으로써, 열전도 성능이 저하되는 것을 방지하면서도 열전달핀(10)의 무게를 줄여 수소저장 시스템을 경량화시킬 수 있고, 또한 열전달핀(10)에 형성된 빈 공간에 수소저장소재(30)가 구비됨으로써, 수소저장 시스템 내에 수소저장소재(30)의 함량을 증가시키게 되는바, 수소저장량을 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 열전달핀
11 : 튜브관통부
13 : 연결부
15 : 연결링부
17 : 수소주입부
20 : 열교환튜브
20a : 가열튜브
20b : 냉각튜브
30 : 수소저장소재
40 : 저장용기
S : 폐공간

Claims (11)

  1. 열교환튜브가 관통되도록 튜브관통부가 복수 형성되고, 상기 튜브관통부들이 선 형상의 연결부에 의해 연결된 열전달핀;을 포함하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브관통부들을 잇는 연결부들에 의해 상기 연결부들 사이에 폐공간을 이루는 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전달핀이 수소저장소재 사이에 배치되고;
    상기 폐공간 내에 수소저장소재가 구비되는 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부가 상호 인접한 튜브관통부들 사이에 직선 또는 곡선 형상으로 연결된 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부의 단부는 상기 튜브관통부의 외주면 테두리에 일체로 고정된 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부와 다른 연결부가 교차되면서 연결부끼리 일체로 고정된 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브관통부와 연결부가 동일 수평면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 튜브관통부와 연결부가 동일한 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전달핀의 테두리에 링형상의 연결링부가 형성되고;
    상기 연결링부의 내주면에 연결부가 연결되는 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전달핀의 중앙에 수소주입부가 형성되고;
    상기 수소주입부의 외주면에 연결부가 연결되는 것을 특징으로 하는 고체수소저장 장치의 열전달핀.
  11. 저장용기 내부에 복수 마련되고, 수소가 저장 및 방출되는 수소저장소재;
    상기 수소저장소재를 관통하여 구비되어, 열을 공급하는 열교환튜브; 및
    상기 수소저장소재 사이에 마련되고, 상기 열교환튜브가 관통되도록 튜브관통부가 복수 형성되며, 상기 튜브관통부들이 선 형상의 연결부에 의해 연결된 열전달핀;을 포함하는 고체수소저장 장치.
KR1020190018420A 2019-02-18 2019-02-18 고체수소저장 시스템의 열전달핀 및 그 고체수소저장 장치 KR20200100886A (ko)

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