KR20210018701A - Energy self-contained water cart using electrolyzer and hydrogen fuel cell - Google Patents

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Abstract

Provided is an energy self-supporting water cart system using water electrolysis and fuel cells. The energy self-supporting water cart system using water electrolysis and fuel cells, provided in the present invention, comprises: a sunshade which acquires, through a solar panel, solar energy to be used as power and preliminary power required for an initial water electrolysis process and blocks sunlight; a water electrolysis unit which performs a water electrolysis process for supplied water by using the solar energy, refines and stores hydrogen gas generated through the water electrolysis process by using an adsorbent, and supplies the hydrogen gas to an energy generation unit; the energy generation unit which generates electric energy by a fuel cell method using the supplied hydrogen gas; and an energy storage unit which supplies the generated electric energy as a power source for the energy self-supporting water cart system using water electrolysis and fuel cells. According to the present invention, it is possible to generate and use energy by generating hydrogen from water that is easily available anywhere in an environment-friendly manner.

Description

에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트{Energy self-contained water cart using electrolyzer and hydrogen fuel cell}Energy self-contained water cart using electrolyzer and hydrogen fuel cell}

본 발명은 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트에 관한 것이다.The present invention relates to an energy independent water electrolysis fuel cell water cart.

수전해(전기 분해) 시스템은 물을 전기화학적으로 분해하여 수소와 산소를 발생시키는 시스템으로서, 다른 수소 제조 방법에 비해 간단한 가동 조건과 작은 부피, 고순도의 수소를 얻을 수 있는 장점이 있어 수소 제조 기술로 주목 받고 있다. 물을 전기 분해하는 수전해 분야에서 대표적인 방법으로는 고체 산화물 수전해법(Solid Oxide Electrolysis, SOE), 고분자 전해질 막 수전해법(Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis, PEME), 알칼라인 수전해법(Alkaline Electrolysis, AE) 등이 존재한다.The water electrolysis (electrolysis) system is a system that generates hydrogen and oxygen by electrochemically decomposing water.Compared to other hydrogen production methods, the water electrolysis (electrolysis) system has the advantages of simple operation conditions, small volume, and high purity hydrogen. Is attracting attention. Representative methods in the field of water electrolysis to electrolyze water include solid oxide electrolysis (SOE), polymer electrolyte membrane electrolysis (PEME), and alkaline water electrolysis (AE). exist.

수전해 분야에서 고온 수증기 전해법은 물을 분해하기 위해 필요한 전기에너지가 고온에서 더 낮아지는 현상을 이용한 방법으로 적은 전기에너지로 고효율의 물 분해가 가능하고, 고체산화물전지(SOFC)와 구조 및 원리가 같아 양방향 운전이 가능하다. In the field of water electrolysis, the high-temperature steam electrolysis method uses the phenomenon that the electric energy required to decompose water is lowered at a high temperature. It enables high-efficiency water decomposition with less electric energy, and the structure and principle of the solid oxide battery (SOFC) It is possible to drive in both directions.

연료 전지는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하는 방법으로, 내연 기관에 비해 환경오염이 덜하고 에너지 효율이 높아 대체에너지 기술 중 하나로 꼽히고 있다. 특히, 물을 전기 분해하여 수소를 생산하는 수전해 시스템은, 100%에 가까운 수소 순도와 더불어 부산물로 오직 산소만을 배출하는 친환경적인 측면에서 각광받고 있다. Fuel cells are a method of generating electricity by reacting hydrogen and oxygen electrochemically, and are considered as one of the alternative energy technologies due to their low environmental pollution and high energy efficiency compared to internal combustion engines. Particularly, a water electrolysis system that produces hydrogen by electrolyzing water is attracting attention in terms of eco-friendliness that discharges only oxygen as a by-product with hydrogen purity close to 100%.

고분자 전해질 막 연료전지(PEMFC)는 넓은 전력 공급 범위 및 다양한 응용 분야를 통해 지속적으로 성장하고 있으며, 2013년에 신재생 에너지 설비의 지원에 관한 지침이 개정되면서 에너지 생산량 및 보정 계수 6.5를 지정 받아 공공기관 설치 의무화 시장뿐만 아니라 민간시장까지 빠르게 도입되고 있다. Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is continuously growing through a wide range of power supply and various application fields, and as the guidelines on support for renewable energy facilities were revised in 2013, energy production and correction factor 6.5 were designated. It is rapidly being introduced to the private market as well as the market requiring institutional installation.

연료전지의 응용분야 중 운송 분야는 자동차 시장에 집중되고 있으며, 두산 퓨얼 셀은 클리어 에지 파워(Clear Edge Power)를 병합하여 건물 및 차량에 공급할 수 있는 연료전지 생산에 집중하고 있다. 현대자동차는 2018년 1월부터 수소전기차를 생산할 계획에 있다.Among the application fields of fuel cells, the transportation field is focused on the automobile market, and Doosan Fuel Cell is focusing on producing fuel cells that can be supplied to buildings and vehicles by incorporating Clear Edge Power. Hyundai Motor Company plans to produce hydrogen electric vehicles from January 2018.

한국 에너지 기술연구원에서는 고온 고압의 폐열과 수증기를 재활용할 수 있는 평관형 고온 수전해 수소 제조 기술을 개발하였으며, 울산과학기술원에서 연료극(양극)과 공기극(음극) 소재를 이중층으로 페로브스카이트로 적용하여 한시간에 0.9L의 수소를 생산하는 고체산화물 수전해 전지를 개발하였다. The Korea Institute of Energy Research has developed a flat tube-type high-temperature water electrolytic hydrogen manufacturing technology that can recycle waste heat and water vapor at high temperature and high pressure, and the Ulsan Institute of Science and Technology applies the anode (anode) and cathode (cathode) materials as a double layer as perovskite. Thus, a solid oxide electrolytic cell was developed that produces 0.9L of hydrogen in an hour.

한국공개특허 제10-2005-0075628호는 고온 메탄 개질형 하이브리드 수전해 시스템에 관한 것으로, 메탄의 수증기 개질반응과 고온의 수전해 반응에 의한 수소 생산이 함께 진행될 수 있도록 구성하고, 메탄의 자열반응에 의해 생성된 열과 메탄의 완전 산화반응 또는 부분 산화반응에 의해 생성된 열이 고온의 운전조건이 요구되는 수전해기에 활용될 수 있도록 구성하여 기존 수전해 시스템과 비교하여 효율적으로 에너지를 활용하고 에너지 소모량을 감소시키는 기술을 개시하고 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2005-0075628 relates to a high-temperature methane reforming hybrid water electrolysis system. It is constructed so that the steam reforming reaction of methane and hydrogen production by the high-temperature water electrolysis can proceed together, and the autothermal reaction of methane The heat generated by the complete oxidation reaction of methane and the heat generated by the partial oxidation reaction of methane is constructed so that it can be utilized in a water electrolyzer that requires a high-temperature operation condition. Disclosing technology to reduce consumption.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기후변화 대응을 위한 온실가스 감축과 기후변화 적응 의무 수행을 위해 국가적으로 화학연료의 사용을 감소시키고 대체 친환경 에너지를 활용하며, 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생성하여 에너지 생성 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트를 제공하는데 있다.The technical task to be achieved by the present invention is to reduce the use of chemical fuels nationally, to use alternative eco-friendly energy, to reduce greenhouse gas emissions to respond to climate change and to fulfill the obligation to adapt to climate change, and to be eco-friendly through water that can be easily obtained anywhere. It is to provide an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart capable of generating and using energy by generating hydrogen.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템은 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단하는 차양, 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 수전해부, 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 에너지 생성부 및 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 에너지 저장부를 포함한다. In one aspect, the energy independent hydrolysis fuel cell water cart system proposed in the present invention acquires solar energy for use as power required for initial hydrolysis treatment and reserve power through a solar panel, and blocks sunlight. A water electrolysis unit that performs water electrolysis treatment for shading and supplied water using solar energy, and supplies hydrogen gas generated through water electrolysis treatment to the energy generation unit through purification and storage using an adsorbent, and supplied hydrogen An energy generating unit generating electric energy using a gas fuel cell method, and an energy storage unit supplying the generated electric energy as power for an energy self-supporting water electrolysis fuel cell water cart system.

수전해부는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키는 수전해 처리부, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급하는 가스 제어부, 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하는 수소 정제부 및 정제된 수소가스를 저장하는 수소 저장부를 포함한다. The water electrolysis unit is a water electrolysis treatment unit that generates clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy by supplying filtered and purified water, and a gas control unit that regulates and supplies the pressure of hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment. , A hydrogen purification unit for converting the generated hydrogen into clean hydrogen gas of high purity through a hydrogen purification process using an adsorbent, and a hydrogen storage unit for storing the purified hydrogen gas.

에너지 저장부는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장한다. The energy storage unit includes a best management system (BMS) and an energy storage system (ESS), and does not require separate energy charging, and stores extra electricity in the battery so that it can be driven without power supply.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법은 햇빛을 차단하는 차양의 태양광 패널을 통해 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 획득하는 단계, 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계, 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 단계 및 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계를 포함한다. In another aspect, the power supply method of the energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system proposed in the present invention is used as power required for initial hydrolysis treatment and reserve power through a solar panel with a shade that blocks sunlight. The step of acquiring solar energy for water, water electrolysis treatment of the supplied water is performed using solar energy, and hydrogen gas generated through water electrolysis treatment is supplied to the energy generating unit after purification and storage using an adsorbent. And generating electric energy using a fuel cell method using the supplied hydrogen gas, and supplying the generated electric energy as power for an energy independent water electrolysis fuel cell water cart system.

공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키고, 생성된 수소가스의 압력을 조절 및 공급하며 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하여 저장한다. The water electrolysis treatment of the supplied water is performed using solar energy, and the hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment is purified and stored using an adsorbent and supplied to the energy generator. It is supplied to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy, regulates and supplies the pressure of the generated hydrogen gas, and converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process using an adsorbent. Save it.

생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하는 에너지 저장부를 통해 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장한다.The step of supplying the generated electric energy as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system does not require additional energy charging through the energy storage unit including the BMS (Best management system) and ESS (Energy storage system). It stores extra electricity in the battery so that it can be driven without power supply.

본 발명의 실시예들에 따르면 화학연료의 사용을 감소시키고 대체 친환경 에너지를 활용하며, 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생성하여 에너지 생성 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트를 제공할 수 있다. According to embodiments of the present invention, an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart capable of generating and using energy by reducing the use of chemical fuels, utilizing alternative eco-friendly energy, and generating hydrogen environmentally through water that can be easily obtained anywhere. Can provide.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a diagram showing an opening diagram of an energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a bird's-eye view of an energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a power supply method of the energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing an opening diagram of an energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.

화석에너지 고갈과 지구온난화로 친환경 대체에너지에 대한 관심이 높아지면서 연료전지가 주목 받고 있다. 연료전지란 연료를 산화 시킬때 나오는 화학에너지를 전기에너지로 바꿔주는 전지다. 연료전지가 일반 화학전지와 다른 점은 외부에서 계속 연료를 공급받아 이를 산화시켜 전기를 생성한다는 점이다. 연료전지의 에너지원은 주연료 수소를 사용하며 높은 에너지 밀도와 시간과 부하 변화에 강한 이점을 가지고 있다. 본 발명은 이러한 연료전지를 활용한 물을 동력원으로 하는 에너지 자립형 연료전지 워터 카트에 관한 것이다.Fuel cells are attracting attention as interest in eco-friendly alternative energy increases due to depletion of fossil energy and global warming. A fuel cell is a cell that converts chemical energy from oxidizing fuel into electric energy. The difference between a fuel cell and a general chemical cell is that it receives fuel from the outside and oxidizes it to generate electricity. The fuel cell's energy source uses hydrogen as the main fuel, and has a high energy density and strong advantages in time and load changes. The present invention relates to an energy-independent fuel cell water cart using water using such a fuel cell as a power source.

제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템은 태양광 패널을 포함하는 차양(110), 수전해부(120), 에너지 생성부(다시 말해, 연료전지)(130) 및 에너지 저장부(140)를 포함한다. The proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system includes a shade 110 including a solar panel, a water electrolysis unit 120, an energy generation unit (that is, a fuel cell) 130, and an energy storage unit 140. Include.

차양(110)은 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단한다. The awning 110 acquires solar energy for use as power required for initial water electrolysis treatment and reserve power through a solar panel, and blocks sunlight.

수전해부(120)는 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급한다. 수전해부(120)는 수전해 처리부(121), 가스 제어부(122), 수소 정제부(123) 및 수소 저장부(124)를 포함한다. The water electrolysis unit 120 performs water electrolysis treatment on the supplied water using solar energy, and supplies hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment to the energy generation unit through purification and storage using an adsorbent. The water electrolysis unit 120 includes a water electrolysis treatment unit 121, a gas control unit 122, a hydrogen purification unit 123, and a hydrogen storage unit 124.

수전해 처리부(121)는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. The water electrolysis treatment unit 121 is supplied with filtered and purified water to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy.

가스 제어부(122)는 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. The gas control unit 122 controls and supplies the pressure of hydrogen gas generated through water electrolysis.

수소 정제부(123)는 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. The hydrogen purification unit 123 converts the generated hydrogen into high purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process using an adsorbent.

수소 저장부(124)는 정제된 수소가스를 저장한다. The hydrogen storage unit 124 stores the purified hydrogen gas.

에너지 생성부(다시 말해, 연료전지)(130)는 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성한다. 에너지 생성부(130)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 연료전지(130)를 이용하여 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The energy generation unit (that is, the fuel cell) 130 generates electric energy in a fuel cell method using the supplied hydrogen gas. The energy generation unit 130 generates electricity by electrochemically reacting hydrogen gas and oxygen, which are produced through water electrolysis and converted into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process, using the fuel cell 130.

에너지 저장부(140)는 배터리 관리부(141) 및 배터리(142)를 포함한다. 배터리 관리부(141)는 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 이러한 에너지 저장부(140)는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함한다. 그리고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(142)에 저장한다. The energy storage unit 140 includes a battery management unit 141 and a battery 142. The battery management unit 141 supplies the generated electric energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system. The energy storage unit 140 includes a best management system (BMS) and an energy storage system (ESS). In addition, extra electricity is stored in the battery 142 so that it does not require separate energy charging and can be driven without power supply.

모터(150)는 에너지 저장부(140)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 1에 나타낸 워터 카트를 구동시킬 수 있다. The motor 150 may drive the water cart shown in FIG. 1 by using power supplied from the energy storage unit 140.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a bird's-eye view of an energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 체어 시스템은 태양광 패널을 포함하는 차양(210), 수전해부(220), 연료전지(230) 및 에너지 저장부(240)를 포함한다. As described above, the proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water chair system includes a shade 210 including a solar panel, a water electrolysis unit 220, a fuel cell 230 and an energy storage unit 240.

차양(210)은 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단한다. 태양광 패널은 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용한다. The awning 210 acquires power required for initial electrolysis treatment and solar energy for use as reserve power through a solar panel, and blocks sunlight. Solar panels use solar energy to supply power required for initial electrolysis treatment and use it as reserve power.

수전해부(220)는 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급한다. 수전해부(220)는 수전해 처리부(221), 가스 제어부(222), 수소 정제부(223) 및 수소 저장부(224)를 포함한다. 수전해 처리부(221)는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. 가스 제어부(222)는 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. 수소 정제부(223)는 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. 수소 저장부(224)는 정제된 수소가스를 저장한다. The water electrolysis unit 220 performs water electrolysis treatment on the supplied water using solar energy, and supplies hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment to the energy generation unit through purification and storage using an adsorbent. The water electrolysis unit 220 includes a water electrolysis treatment unit 221, a gas control unit 222, a hydrogen purification unit 223, and a hydrogen storage unit 224. The water electrolysis treatment unit 221 is supplied with filtered and purified water to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy. The gas control unit 222 regulates and supplies the pressure of hydrogen gas generated through water electrolysis. The hydrogen purification unit 223 converts the generated hydrogen into high purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process using an adsorbent. The hydrogen storage unit 224 stores the purified hydrogen gas.

연료전지(230)는 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하고, 도 2와 같이 적층된 형태를 가질 수 있다. 연료전지(230)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 연료전지(230)를 이용하여 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The fuel cell 230 generates electric energy in a fuel cell method using supplied hydrogen gas, and may have a stacked form as shown in FIG. 2. The fuel cell 230 generates electricity by electrochemically reacting hydrogen gas and oxygen, which are produced through water electrolysis and converted into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process, using the fuel cell 230.

에너지 저장부(240)는 배터리 관리부(241) 및 배터리(242)를 포함한다. 배터리 관리부(241)는 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 이러한 에너지 저장부(240)는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함한다. 그리고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(242)에 저장한다. 모터(250)는 에너지 저장부(240)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 2에 나타낸 워터 카트를 구동시킬 수 있다. 카트를 구동시키는 동안 발생하는 열은 열 배기구(260)를 통해 배출할 수 있다. The energy storage unit 240 includes a battery management unit 241 and a battery 242. The battery management unit 241 supplies the generated electric energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system. The energy storage unit 240 includes a best management system (BMS) and an energy storage system (ESS). In addition, extra electricity is stored in the battery 242 so that it does not require separate energy charging and can be driven without power supply. The motor 250 may drive the water cart shown in FIG. 2 by using power supplied from the energy storage unit 240. Heat generated while driving the cart may be discharged through the heat exhaust port 260.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a power supply method of the energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.

제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법은 햇빛을 차단하는 차양의 태양광 패널을 통해 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 획득하는 단계(310), 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계(320), 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 단계(330) 및 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계(340)를 포함한다. The proposed method of supplying power to the energy self-supporting water electrolysis fuel cell water cart system is the step of acquiring solar energy for use as power required for initial water electrolysis treatment and reserve power through a solar panel with a shade that blocks sunlight (310). ), performing water electrolysis treatment on the supplied water using solar energy, and supplying hydrogen gas generated through water electrolysis treatment to an energy generator through purification and storage using an adsorbent (320), supply And a step 330 of generating electric energy using a fuel cell method using hydrogen gas, and a step 340 of supplying the generated electric energy as power for an energy independent water electrolysis fuel cell water cart system.

단계(310)에서, 햇빛을 차단하는 차양의 태양광 패널을 통해 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 획득한다. In step 310, power required for initial electrolysis treatment and solar energy for use as reserve power are obtained through a solar panel of a shade that blocks sunlight.

단계(320)에서, 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급한다. 수전해 처리부는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. 가스 제어부는 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. 수소 정제부는 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. 수소 저장부는 정제된 수소가스를 저장한다. In step 320, the water electrolysis treatment of the supplied water is performed using solar energy, and hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment is purified and stored using an adsorbent, and then supplied to the energy generating unit. The water electrolysis treatment unit is supplied with filtered and purified water to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy. The gas control unit regulates and supplies the pressure of hydrogen gas generated through hydroelectrolysis treatment. The hydrogen purification unit converts the generated hydrogen into high purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process using an adsorbent. The hydrogen storage unit stores the purified hydrogen gas.

단계(330)에서, 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성한다. 에너지 생성부는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 연료전지를 이용하여 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. In step 330, electric energy is generated in a fuel cell method using the supplied hydrogen gas. The energy generator generates electricity by electrochemically reacting hydrogen gas and oxygen, which are produced through water electrolysis and converted into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process, using a fuel cell.

단계(340)에서, 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 에너지 저장부의 배터리 관리부는 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 이러한 에너지 저장부는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않으며, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장한다. In step 340, the generated electrical energy is supplied as power for an energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system. The battery management unit of the energy storage unit supplies the generated electric energy as power for the energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system. This energy storage unit includes a best management system (BMS) and an energy storage system (ESS), does not require separate energy charging, and stores extra electricity in the battery so that it can be driven without power supply.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It can be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to behave as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodyed. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　 The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of the program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings as described above, various modifications and variations can be made from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (6)

에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템에 있어서,
초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단하는 차양;
공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 수전해부;
공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 에너지 생성부; 및
생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 에너지 저장부
를 포함하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템. In the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system,
A sunshade for acquiring solar energy for use as power required for initial water electrolysis treatment and reserve power through a solar panel, and blocking sunlight;
A water electrolysis unit that performs water electrolysis treatment on the supplied water using solar energy, and supplies hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment to an energy generation unit through purification and storage using an adsorbent;
An energy generating unit generating electric energy in a fuel cell method using the supplied hydrogen gas; And
An energy storage unit that supplies the generated electrical energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system
Energy independent water electrolysis fuel cell water cart system comprising a. 제1항에 있어서,
수전해부는,
여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키는 수전해 처리부;
수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급하는 가스 제어부;
발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하는 수소 정제부; 및
정제된 수소가스를 저장하는 수소 저장부
를 포함하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템. The method of claim 1,
The faucet dissection,
A water electrolysis treatment unit that is supplied with filtered and purified water to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy;
A gas control unit for controlling and supplying the pressure of hydrogen gas generated through water electrolysis;
A hydrogen purification unit for converting the generated hydrogen into clean hydrogen gas of high purity through a hydrogen purification process using an adsorbent; And
Hydrogen storage unit for storing purified hydrogen gas
Energy independent water electrolysis fuel cell water cart system comprising a. 제1항에 있어서,
에너지 저장부는,
BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장하는
에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템. The method of claim 1,
The energy storage unit,
It includes BMS (Best management system) and ESS (Energy storage system), and does not require separate energy charging, and stores extra electricity in the battery so that it can be driven without power supply.
Energy-independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system. 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법에 있어서,
햇빛을 차단하는 차양의 태양광 패널을 통해 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 획득하는 단계;
공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계;
공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 단계; 및
생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계
를 포함하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법. In the method of supplying power for an energy independent hydroelectrolysis fuel cell water cart system,
Acquiring solar energy for use as power required for initial water electrolysis treatment and reserve power through a solar panel in a shade that blocks sunlight;
Performing water electrolysis treatment on the supplied water using solar energy, and supplying hydrogen gas generated through water electrolysis treatment to an energy generating unit through purification and storage using an adsorbent;
Generating electric energy in a fuel cell method using the supplied hydrogen gas; And
The step of supplying the generated electric energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system
Power supply method of the energy self-supporting water electrolysis fuel cell water cart system comprising a. 제4항에 있어서,
공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계는,
여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키고, 생성된 수소가스의 압력을 조절 및 공급하며 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하여 저장하는
에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법. The method of claim 4,
The steps of performing water electrolysis treatment on the supplied water using solar energy, and supplying the hydrogen gas generated through water electrolysis treatment to the energy generation unit through purification and storage using an adsorbent,
Filtered and purified water is supplied to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy, regulates and supplies the pressure of the generated hydrogen gas, and uses the adsorbent to purify the generated hydrogen with high purity. Converted to clean hydrogen gas and stored
A method of supplying power to an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system. 제4항에 있어서,
생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계는,
BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하는 에너지 저장부를 통해 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장하는
에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법.The method of claim 4,
The step of supplying the generated electrical energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system,
It does not require separate energy charging through the energy storage unit including BMS (Best management system) and ESS (Energy storage system), and stores extra electricity in the battery so that it can be driven without power supply.
A method of supplying power to an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system.
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