KR20210022167A - 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기 - Google Patents

에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기 Download PDF

Info

Publication number
KR20210022167A
KR20210022167A KR1020190100724A KR20190100724A KR20210022167A KR 20210022167 A KR20210022167 A KR 20210022167A KR 1020190100724 A KR1020190100724 A KR 1020190100724A KR 20190100724 A KR20190100724 A KR 20190100724A KR 20210022167 A KR20210022167 A KR 20210022167A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy storage
storage device
poly
nitrogen
nitrogen generator
Prior art date
Application number
KR1020190100724A
Other languages
English (en)
Inventor
고형철
하성용
김수휘
Original Assignee
(주)에어레인
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에어레인 filed Critical (주)에어레인
Priority to KR1020190100724A priority Critical patent/KR20210022167A/ko
Publication of KR20210022167A publication Critical patent/KR20210022167A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/04—Removing or cutting-off the supply of inflammable material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/002—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for warehouses, storage areas or other installations for storing goods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0093—Chemical modification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/06—Flat membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/08—Polysaccharides
    • B01D71/12—Cellulose derivatives
    • B01D71/14—Esters of organic acids
    • B01D71/16—Cellulose acetate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
    • B01D71/42—Polymers of nitriles, e.g. polyacrylonitrile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/50—Polycarbonates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64—Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/251—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for stationary devices, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은, 에너지저장장치의 내부 또는 외부 공간에 구비되며, 대기 중의 공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기의 압력증가에 따라 응축되는 수분을 제거하는 건조기; 및 상기 건조된 압축공기로부터 질소를 농축하는 질소농축수단;을 포함하는, 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 에너지저장장치의 내부 또는 외부 공간에 질소농축수단을 포함하는 질소발생기가 구비됨으로써 에너지저장장치 내부를 불활성가스인 질소분위기로 조성하여 산소농도를 5% 수준 이하로 낮출 수 있으므로, 에너지저장장치에서 발생할 수 있는 화재를 근본적으로 예방할 수 있다.

Description

에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기{Nitrogen gas generator for preventing fire of energy storage system}
본 발명은 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지저장장치에 구비되어 산소 농도를 5% 수준 이하로 제어함으로써 화재를 예방할 수 있는 질소발생기에 관한 것이다.
최근 자원고갈 및 지구온난화 등의 환경문제 이슈와 함께 기존의 화석연료를 대체할 신재생에너지에 대한 관심과 연구가 증가하고 있다. 우리나라를 비롯하여 일본, 미국, 유럽 등 전 세계적으로 다양한 정책 등을 통해 신재생에너지의 비중을 높이기 위한 노력을 기울이고 있는바, 신재생에너지와 연계하여 가장 중요한 것 중의 하나가 바로 에너지저장장치라 할 수 있다.
에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)는 생산된 전기를 저장장치(배터리 등)에 저장했다가 전력이 필요할 때 공급함으로써 전력사용의 효율을 향상시키는 것이다. 이러한 에너지저장장치는 크게 전력저장원(배터리, 슈퍼커패시터 등), 배터리의 상태나 동작을 감시하는 배터리관리장치(Battery Management System, BMS), 배터리에 저장된 전기에너지를 방전, 또는 전력을 직류로 변환하여 배터리를 충전하는 전력변환장치(Power Conditioning System, PCS) 및 에너지저장장치 내의 에너지소비를 감시하고 규제하여 전력을 관리하는 에너지관리시스템(Energy Management System, EMS)으로 구성된다.
그런데 상기 에너지저장장치의 구성요소 중 BMS 등의 오류로 인하여 이상 고전압 차단, 열 감지, 배터리체크 등의 사전 감시기능을 수행하지 못함으로써 최근 2년간 20여건 이상의 화재가 발생하여 많은 피해가 나타나는 문제가 발생하고 있다. 그러나 아직까지 에너지저장장치의 구성요소들에 대한 작동오류를 점거하여 개선하는 방법 이외에 화재예방을 위한 별도의 대책이 마련되지 않은 실정이다.
한편, 에너지저장장치에서 주변의 이상 고온, 작동오류 등의 다양한 이유로 폭발 또는 화재가 발생할 수도 있음에 주목하여 수년전부터 이를 처치하는 기술이 공지된바 있으나, 선행문헌에 공지된 기술들은 대부분 화재발생 후 조치로서 에너지저장장치에 화재억제물질 또는 소화약제를 공급하는 장치가 설치되는 것들에 국한되어 있어, 에너지저장장치의 화재를 근본적으로 예방할 수 있는 기술이 구체적으로 알려진 바 없다.
그러므로 본 발명자는 에너지저장장치의 화재예방을 위한 연구를 거듭한 결과, 에너지저장장치의 내부 또는 외부에 질소발생기를 구비하여 불활성가스인 질소분위기로 조성함으로써 산소농도를 5% 수준 이하로 낮출 수 있으면 에너지저장장치에서 발생할 수 있는 화재를 근본적으로 예방할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
특허문헌 1. 한국등록특허 제10-1841803호 특허문헌 2. 한국공개특허 제10-2014-0005236호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 에너지저장장치에서 발생할 수 있는 화재를 근본적으로 예방하기 위하여 에너지저장장치에 구비되는 질소발생기를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 에너지저장장치의 내부 또는 외부 공간에 구비되며, 대기 중의 공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기의 압력증가에 따라 응축되는 수분을 제거하는 건조기; 및 상기 건조된 압축공기로부터 질소를 농축하는 질소농축수단;을 포함하는, 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기를 제공한다.
상기 질소발생기는 배터리 스택 공간의 산소농도를 측정하는 산소농도센서를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 질소발생기를 운전하여 12시간 후 에너지저장장치의 내부 산소농도가 5% 이하로 도달하는 것을 특징으로 한다.
상기 질소농축수단은 분리막 모듈, 압력스윙흡착 장치 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 한다.
상기 분리막의 소재는 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴 및 셀룰로오즈아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 분리막은 평막, 나권형막 또는 중공사막인 것을 특징으로 한다.
상기 나권형막 또는 중공사막은 표면이 폴리디메틸실록산 또는 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체로 코팅된 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 3-아미노프로필 에테르 또는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) [3-(트리메틸암모니오)프로필 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 에너지저장장치의 내부 또는 외부 공간에 질소농축수단을 포함하는 질소발생기가 구비됨으로써 에너지저장장치 내부를 불활성가스인 질소분위기로 조성하여 산소농도를 5% 수준 이하로 낮출 수 있으므로, 에너지저장장치에서 발생할 수 있는 화재를 근본적으로 예방할 수 있다.
도 1은 통상의 에너지저장장치를 나타낸 모사도.
도 2는 본 발명에 따라 에너지저장장치의 내부 또는 외부에 구비되는 질소발생기의 구성도.
이하에서는 본 발명에 따른 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기에 관하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 에너지저장장치의 내부 또는 외부 공간에 구비되며, 대기 중의 공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기의 압력증가에 따라 응축되는 수분을 제거하는 건조기; 및 상기 건조된 압축공기로부터 질소를 농축하는 질소농축수단;을 포함하는, 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기를 제공한다.
특히, 본 발명에 따른 질소발생기를 에너지저장장치의 내부에 구비하는 경우에는 에너지저장장치의 배터리관리장치(Battery Management System, BMS) 공간에 설치하여 배터리 스택 공간에 질소를 공급하는 것이 바람직하다.
도 1에는 통상의 에너지저장장치를 모사한 그림을 나타내었다. 일반적으로 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)는 배터리와 같은 전력저장원, 배터리의 상태나 동작을 감시하는 배터리관리장치(Battery Management System, BMS), 배터리에 저장된 전기에너지를 방전, 또는 전력을 직류로 변환하여 배터리를 충전하는 전력변환장치(Power Conditioning System, PCS) 및 에너지저장장치 내의 에너지소비를 감시하고 규제하여 전력을 관리하는 에너지관리시스템(Energy Management System, EMS)을 필수구성요소로 한다.
본 발명에 따른 질소발생기는 상기 에너지저장장치의 내부 또는 외부에 구비되어 배터리 스택 공간에 질소를 공급하는 바, 아래에서는 도 2에 나타낸 질소발생기의 구성도를 참고하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2에서 보는 것처럼 질소발생기는 대기 중의 공기를 압축하는 공기압축기(1), 압력증가에 따라 응축되는 수분을 제거하고, 압축공기의 수분 노점(dew point)을 -20℃ 이하로 떨어뜨리는 멤브레인 드라이어, 흡착식 내지 냉각식 건조기(3), 및 상기 건조된 압축공기로부터 질소를 농축하는 질소농축수단(6)을 필수구성요소로 하며, 경우에 따라 압축공기 중의 잔여 수분, 분진 및 오염물질을 제거하는 수분 분리기(2) 내지 필터(4, 5)를 설치할 수도 있다.
또한, 상기 질소발생기는 배터리 스택 공간의 산소농도를 측정하는 산소농도센서를 더욱 포함할 수 있으며, 질소발생기를 운전하여 12시간 후 에너지저장장치의 내부 산소농도가 5% 이하로 도달하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 질소농축수단(3)은 분리막 모듈, 압력스윙흡착(PSA) 장치 또는 이들의 조합인 것일 수 있다. 특히, 분리막 모듈을 적용하는 경우에는 분리막 모듈의 투과부(permeate)로 산소가 농축되며, 배제부(retentate)로 질소농축공기가 발생하는 것인바, 구동 압력 및 온도에 따라 투과부와 배제부의 유량이 변하고, 그에 따른 질소농축공기의 농도가 변하게 된다.
또한, 상기 분리막 모듈에 사용되는 분리막의 소재로서는 유리상 고분자를 사용하는바, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴 및 셀룰로오즈아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용할 수 있고, 폴리술폰 또는 폴리에테르이미드가 더욱 바람직하다. 일반적으로 기체를 분리하는 경우에는 투과도는 낮지만 상대적으로 높은 선택도를 기대할 수 있다는 점에서 고분자 사슬간의 인력이 높은 유리상의 고분자를 기재로 이용한다.
또한, 상기 분리막은 그 형태에 제한이 없는데, 평막일 수도 있고, 나권형막일 수도 있으며, 중공사막일 수도 있는바, 중공사막이 더욱 바람직하다.
상기 나권형막 또는 중공사막을 사용하는 경우에는 중공사막의 표면이 폴리디메틸실록산 또는 폴리리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체로 코팅된 것일 수 있다.
이때, 상기 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체로서는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 3-아미노프로필 에테르 또는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) [3-(트리메틸암모니오)프로필 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용한다.
또한, 상기 중공사막이 집적된 중공사막 모듈은, 막 모듈의 하우징 내에 1,000~300,000 가닥의 중공사 다발이 삽입되고, 막 모듈의 양 말단은 포팅제에 의해 차단된다. 상기 막 모듈의 하우징은 알루미늄, 탄소강, 스테인레스 또는 내열성 플라스틱 소재로 제작한다.
또한, 본 발명에 따른 질소발생기가 구비된 에너지저장장치를 운전 시, 안전을 위하여 에너지저장장치 내부에 사람이 들어갈 때에는 산소농도를 대기농도로 치환할 수 있도록 환기시설을 설치하고, 내부의 산소농도가 대기보다 낮을 경우에는 출입이 불가하도록 제어할 수 있는 장치를 추가로 설치할 수 있다.
(실시예 1 내지 3)
20ft 컨테이너 규모의 에너지저장장치를 구성하고, 도 2에 나타낸 질소발생기(질소농축수단으로 폴리술폰 중공사막 모듈을 사용)를 에너지저장장치의 배터리 스택 공간에 설치 및 운전하여 시간의 경과에 따른 컨테이너 내부의 질소농도를 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다(실시예 1 : 질소농도 95%, 발생량 10Nm3/hr, 실시예 2 : 질소농도 97%, 발생량 6.8Nm3/hr, 실시예 3 : 질소농도 99%, 발생량 3.5Nm3/hr).
하기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 컨테이너 내부의 질소농도 측정결과, 실시예 2가 목표농도인 산소농도 5% 이하에 도달하는 시간이 가장 짧은 것을 확인할 수 있었으며 12시간 후에 목표농도에 도달하였다.
다만, 실시예 1의 경우는 발생농도와 목표농도의 차이가 없어 계속하여 같은 농도를 유지하였으며, 17시간 이후에는 농도의 변화 없이 같은 농도를 나타내었다.
한편, 실시예 3은 18시간 이후 목표농도인 산소농도 5% 이하에 도달하였는바, 이는 질소발생기로부터의 질소발생량이 작아서 실시예 2에 비하여 목표농도에 도달하는 시간이 더 오래 걸리는 것으로 해석된다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
시간(hr) 질소농도 시간(hr) 질소농도 시간(hr) 질소농도
1 0.823 1 0.812 1 0.798
2 0.854 2 0.839 2 0.815
3 0.878 3 0.861 3 0.830
4 0.896 4 0.880 4 0.844
5 0.910 5 0.895 5 0.857
6 0.920 6 0.908 6 0.869
7 0.927 7 0.918 7 0.879
8 0.933 8 0.927 8 0.889
9 0.937 9 0.934 9 0.898
10 0.940 10 0.941 10 0.906
11 0.943 11 0.946 11 0.913
12 0.945 12 0.950 12 0.920
13 0.946 13 0.953 13 0.926
14 0.947 14 0.956 14 0.932
15 0.948 15 0.958 15 0.937
16 0.948 16 0.960 16 0.941
17 0.949 17 0.946
18 0.949 18 0.950
19 0.949 19 0.953
20 0.949
그러므로 본 발명에 따르면, 에너지저장장치의 내부 또는 외부 공간에 질소농축수단을 포함하는 질소발생기가 구비됨으로써 에너지저장장치 내부를 불활성가스인 질소분위기로 조성하여 산소농도를 5% 수준 이하로 낮출 수 있으므로, 에너지저장장치에서 발생할 수 있는 화재를 근본적으로 예방할 수 있다.
1 : 공기압축기
2 : 수분 분리기
3 : 건조기
4 : 필터
5 : 활성탄 상/필터
6 : 질소농축수단

Claims (8)

  1. 에너지저장장치의 내부 또는 외부 공간에 구비되며,
    대기 중의 공기를 압축하는 공기압축기;
    상기 공기압축기의 압력증가에 따라 응축되는 수분을 제거하는 건조기; 및
    상기 건조된 압축공기로부터 질소를 농축하는 질소농축수단;을 포함하는, 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 질소발생기는 배터리 스택 공간의 산소농도를 측정하는 산소농도센서를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 질소발생기를 운전하여 12시간 후 에너지저장장치의 내부 산소농도가 5% 이하로 도달하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 질소농축수단은 분리막 모듈, 압력스윙흡착 장치 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 분리막의 소재는 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴로니트릴 및 셀룰로오즈아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분리막은 평막, 나권형막 또는 중공사막인 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 나권형막 또는 중공사막은 표면이 폴리디메틸실록산 또는 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체로 코팅된 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌/프로필렌 글리콜을 포함하는 반복단위가 그라프트된 유기폴리실록산 공중합체는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜) 메틸 에테르, 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌/프로필렌 글리콜), 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) 3-아미노프로필 에테르 또는 폴리[디메틸실록산-co-메틸(3-히드록시프로필)실록산]-그라프트-폴리(에틸렌 글리콜) [3-(트리메틸암모니오)프로필 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기.
KR1020190100724A 2019-08-19 2019-08-19 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기 KR20210022167A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190100724A KR20210022167A (ko) 2019-08-19 2019-08-19 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190100724A KR20210022167A (ko) 2019-08-19 2019-08-19 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210022167A true KR20210022167A (ko) 2021-03-03

Family

ID=75151152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190100724A KR20210022167A (ko) 2019-08-19 2019-08-19 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210022167A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113304423A (zh) * 2021-06-28 2021-08-27 中国科学技术大学 一种用于锂离子电池储能系统消防保护的空气惰化装置
KR102501231B1 (ko) 2022-01-19 2023-02-21 노명국 폐기물 저장조 화재 억제용 질소 퍼지 장치를 구비한 폐기물 저장 시스템
WO2024019653A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-25 Cannock Matthew Module and method for providing an inert environment in a sealable container and a sealable container
KR102672498B1 (ko) * 2023-03-10 2024-06-05 크라이오에이치앤아이(주) 액화 가스를 이용한 화재 진압 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140005236A (ko) 2011-01-18 2014-01-14 리-텍 배터리 게엠베하 복수의 전기화학 에너지 저장 장치로 이루어진 배터리
KR101841803B1 (ko) 2014-09-17 2018-03-23 주식회사 엘지화학 전지셀 압력 상태 모니터링에 의하여 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140005236A (ko) 2011-01-18 2014-01-14 리-텍 배터리 게엠베하 복수의 전기화학 에너지 저장 장치로 이루어진 배터리
KR101841803B1 (ko) 2014-09-17 2018-03-23 주식회사 엘지화학 전지셀 압력 상태 모니터링에 의하여 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113304423A (zh) * 2021-06-28 2021-08-27 中国科学技术大学 一种用于锂离子电池储能系统消防保护的空气惰化装置
KR102501231B1 (ko) 2022-01-19 2023-02-21 노명국 폐기물 저장조 화재 억제용 질소 퍼지 장치를 구비한 폐기물 저장 시스템
WO2024019653A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-25 Cannock Matthew Module and method for providing an inert environment in a sealable container and a sealable container
KR102672498B1 (ko) * 2023-03-10 2024-06-05 크라이오에이치앤아이(주) 액화 가스를 이용한 화재 진압 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210022167A (ko) 에너지저장장치의 화재예방용 질소발생기
JP4080437B2 (ja) 一体化された燃料容器及び不純物除去カートリッジ
US7449046B2 (en) Method and arrangement for purifying gases fed to a fuel cell by removing operational unfavorable constituents
CA2797649C (en) Oxygen supply method and apparatus
US20130139690A1 (en) Exhaust gas treatment system
US8444922B2 (en) Air purification
US8591633B2 (en) Exhaust gas treatment system
ES2769830T3 (es) Sistema y método para regenerar el lecho absorbedor para secar hidrógeno humidificado comprimido
KR20130000412A (ko) 기체 분리 장치의 운전 방법
KR102235015B1 (ko) 연소배가스를 이용한 질소농축공기의 제조방법
ES2487899T3 (es) Vehículo automotor que comprende un equipo embarcado alimentado de aire filtrado
US10530001B2 (en) Scrubbing device for gas used in a fuel cell and method of scrubbing gas using the device
JP2008257891A (ja) 燃料電池システム
JP2020041956A (ja) 原子力プラントの換気空調システム
JP4741894B2 (ja) 呼吸用気体供給装置
JP4123692B2 (ja) 空気分離方法
JP2020126072A (ja) 放射性物質除去用活性炭類を有する空気清浄装置を備えた一時避難施設、及び、その一時避難施設用システム
JP2016162539A (ja) 燃料電池発電装置
JP2003212516A (ja) オゾン発生装置
KR200313568Y1 (ko) 고효율 산소발생장치
JP2011189228A (ja) 排ガス処理システム
JP6877803B1 (ja) 燃料電池に接続される圧縮空気圧回路構造
JP5350994B2 (ja) 酸素濃縮装置
JP2010170963A (ja) 燃料電池システム
JP2006087684A (ja) 呼吸用気体供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application