KR20220019865A - 연료전지 시스템 - Google Patents

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KR20220019865A
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Abstract

본 발명은 산화방지제의 용해나 이동(Migration)의 특성으로 인하여 연료전지 스택의 전해질막 또는 전극 내에 존재하는 산화방지제가 손실되는 것을 대비하여, 수소공급계 및/또는 공기공급계에 구비되는 산화방지제 공급장치에서 연료전지 스택으로 산화방지제를 공급할 수 있도록 함으로써, 전해질막 혹은 전극에 대한 산화방지제 손실량을 보전하여 막-전극 접합체의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

연료전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해질막 혹은 전극내의 산화방지제 손실량을 보전하여, 막-전극 접합체의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 수소공급계와, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하는 공기공급계와, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등을 포함하여 구성된다.
상기 연료전지 스택은 수소(H2)와 산소(O2)를 반응시켜 전기에너지를 생성하기 위한 다수의 단위 셀(Unit Cell)들이 적층 조립된 것으로서, 각 단위 셀에는 과불소 술폰산계 이오노머 기반의 전해질막(Perfluorinated Sulfonic Acid Ionomer-Based Electrolyte Membrane)과, 전해질막의 일측에 위치되어 수소(H2)가 공급되는 애노드(anode) 전극과, 전해질막의 타측에 위치되어 공기가 공급되는 캐소드(cathode) 전극 등으로 구성된 막-전극 접합체(MEA : Membrane Electrode Assembly)와; 상기 애노드 전극과 캐소드 전극의 외측에 적층되는 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 포함되어 있다.
이에, 상기 연료전지 스택의 전기 생성을 위한 반응이 상기 막-전극 접합체에서 발생하는데, 산화극인 애노드 전극에 공급된 수소가 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)로 분리된 후, 수소 이온은 전해질막을 통해 환원극인 캐소드 전극 쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드 전극으로 이동하게 되어, 상기 캐소드에서 산소 분자, 수소 이온 및 전자가 함께 반응하여 전기와 열을 생성함과 동시에 반응 부산물로서 물(H2O)을 생성하게 된다.
이러한 연료전지의 전기 생성을 위한 반응시, 수소 및 공기 중 산소가 전해질막을 통해 교차이동(Crossover)을 하여 과산화수소(Hydrogen Peroxide: HOOH)의 생성을 촉진하는데, 이러한 과산화수소가 히드록실(Hydroxyl) 라디칼(·OH) 및 히드로페록실(Hydroperoxyl) 라디칼(·OOH) 등과 같은 산소 함유 라디칼들(Oxygen-Containing Radicals)을 생성하게 된다.
이러한 라디칼들은 과불소 술폰산계 이오노머 기반의 전해질막을 공격하여 전해질막의 화학적 열화(Chemical Degradation)를 유발하고, 결국 연료전지의 내구성을 감소시키는 악영향을 미치게 된다.
이에, 상기 전해질막의 화학적 열화를 완화(Mitigation)시키기 위한 종래 기술로서, 다양한 종류의 산화방지제들(Antioxidants)을 전해질막 혹은 전극에 첨가하는 방법이 제안되어 왔다.
대개, 상기 산화방지제는 라디칼 포집제(Radical Scavenger) 기능을 가지는 일차 산화방지제(Primary Antioxidant), 과산화수소 분해제(Hydrogen Peroxide Decomposer) 기능을 가지는 이차 산화방지제(Secondary Antioxidant) 등이 있으며, 이것들을 단독으로 사용하거나 또는 서로 혼용하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 고분자 전해질막 연료전지용 과불소 술폰산계 전해질막에 사용되는 대표적인 일차 산화방지제로는 세륨 산화물(Cerium Oxide or Ceria), 세륨질산육수염(Cerium (III) Nitrate Hexahydrate) 등의 세륨계 산화방지제, 테레프탈산계 산화방지제 등이 있고, 이차 산화방지제로는 망간 산화물(Manganese Oxide) 등의 망간계 산화방지제가 있다.
이러한 산화방지제가 과량 첨가된 전해질막은 화학적 내구성이 증대되지만 전해질막에 있는 술폰산기(Sulfonic Acid Group)가 양이온 산화방지제와 결합을 하여 프로톤 이온전도도(Proton Conductivity)를 감소시켜, 결국 연료전지를 구성하는 단위 셀 성능 감소를 초래할 수 있다.
또한, 상기 전해질막에 도입된 세륨 산화물과 같은 산화방지제는 연료전지의 제조 공정 중이나 운전 중에 이온화(Ionization)되어 용해(Dissolution)되고, 세륨염수화물(Cerium Salt Hydrate)과 같이 직접 이온 형태로 도입된 산화방지제의 경우에는 연료전지의 구동 환경에서 쉽게 이동하는 특성으로 인하여 연료전지의 각 단위 셀 외부로 손실되어 장기적으로는 전해질막의 내구성을 저하시킬 수 있다.
따라서, 상기 산화방지제의 사용은 연료전지의 성능과 내구를 고려하여 적절하게 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 산화방지제의 용해나 이동(Migration)의 특성으로 인하여 연료전지 스택의 전해질막 또는 전극 내에 존재하는 산화방지제가 손실되는 것을 대비하여, 수소공급계 및/또는 공기공급계에 구비되는 산화방지제 공급장치에서 연료전지 스택으로 산화방지제를 공급할 수 있도록 함으로써, 전해질막 혹은 전극에 대한 산화방지제 손실량을 보전하여 막-전극 접합체의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 연료전지 스택으로 수소를 공급하는 수소공급계의 소정 위치, 또는 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기공급계의 소정 위치, 또는 상기 수소공급계 및 공기공급계의 소정 위치에 배치되는 산화방지제 공급장치; 및 상기 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정한 후, 상기 수소공급계 또는 공기공급계의 소정 위치에 배치된 산화방지제 공급장치 에서 연료전지 스택으로 산화방지제가 공급되도록 제어하거나, 상기 수소공급계 및 공기공급계의 소정 위치에 배치된 산화방지제 공급장치에서 연료전지 스택으로 산화방지제가 공급되도록 제어하는 제어기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템을 제공한다.
좀 더 구체적으로, 본 발명의 연료전지 시스템은, 연료전지 스택으로 수소를 공급하는 수소공급계의 소정 위치에 배치되는 제1산화방지제 공급장치; 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기공급계의 가습기 내에 배치되는 제2산화방지제 공급장치; 및 상기 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정한 후, 상기 제1산화방지제 공급장치 또는 제2산화방지제 공급장치에서 연료전지 스택으로 산화방지제가 공급되도록 제어하거나, 상기 제1산화방지제 공급장치 및 제2산화방지제 공급장치에서 연료전지 스택으로 산화방지제가 공급되도록 제어하는 제어기; 를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1산화방지제 공급장치는 상기 수소공급계의 수소공급라인에서 이젝터의 이전 위치 또는 이후 위치, 수소재순환라인에서 이젝터의 이전 위치, 이젝터에 직접 연결되는 위치 중 하나에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어기는 연료전지 스택의 일정 시간 운전 시점 또는 연료전지 스택이 탑재된 차량의 일정 주행거리 도달 시점을 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점으로 판정하도록 구성된다.
또한, 상기 제어기는 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 상기 연료전지 스택의 전류가 0 A를 초과하는 상태 정보를 추가로 활용하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 산화방지제의 원활한 공급 및 막-전극 접합체 내에서 용이한 이동을 위하여 스택 냉각수 온도가 60 ℃ 이상인 온도 정보를 추가로 활용하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1산화방지제 공급장치는: 일측에 수소 유입홀이 형성되고, 타측에 수소 배출홀이 형성된 믹싱챔버; 믹싱챔버의 하부에 형성되는 산화방지제 리저버; 믹싱챔버와 산화방지제 리저버를 별도의 공간으로 구분하는 파티션 월; 및 믹싱챔버와 산화방지제 리저버 간을 연통시키면서 파티션 월에 장착되어, 산화방지제 리저버 내의 산화방지제를 믹싱챔버로 토출하는 산화방지제 토출파이프; 를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치의 산화방지제 리저버에는 산화방지제를 기화시키기 위하여 제어기의 제어 신호에 의하여 초음파를 발생시키며 작동하는 진동자와, 산화방지제를 히팅시키기 위하여 제어기에 의하여 온/오프 제어되는 히터와, 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기에 전송하는 레벨센서가 장착된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 제1산화방지제 공급장치는: 산화방지제가 저장되는 산화방지제 리저버; 산화방지제 리저버의 바닥쪽에 연결된 배출파이프; 및 배출파이프에 장착되어 제어기의 제어 신호에 의하여 개폐되는 밸브; 를 포함하여 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치의 산화방지제 리저버에는 저장된 산화방지제를 히팅시키기 위하여 제어기에 의하여 온/오프 제어되는 히터와, 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기에 전송하는 레벨센서가 장착된다.
한편, 상기 제2산화방지제 공급장치는: 상기 가습기 내의 하부에 파티션 월을 사이에 두고 배치되는 산화방지제 리저버; 산화방지제 리저버 내에 배치되되, 건조공기가 통과하는 내부로 산화방지제가 침투하도록 배치되는 중공사막; 및 상기 산화방지제 리저버에 장착되어 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기에 전송하는 레벨센서를 포함하고, 상기 가습기의 일측에는 건조공기를 가습기의 내부로 유도하는 제1건조공기 유입구 외에 건조공기를 산화방지제 리저버로 유도하는 제2건조공기 유입구가 형성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 제1건조공기 유입구와 제2건조공기 유입구의 후단부에는 건조공기를 제1건조공기 유입구를 통하여 가습기로 공급하거나, 건조공기를 가습기 외에 제2산화방지제 공급장치로 동시 공급하도록 개폐되는 공기분배용 밸브가 배치된다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
연료전지 스택의 제작 당시 전해질막 및 전극 등이 존재하던 산화방지제가 산화방지제의 용해나 이동(Migration)의 특성으로 인하여 손실되는 것을 대비하여, 수소공급계 및/또는 공기공급계에 별도의 산화방지제 공급장치를 구비하여, 산화방지제 공급 시점에서 연료전지 스택으로 산화방지제를 공급할 수 있도록 함으로써, 전해질막 혹은 전극에 대한 산화방지제 손실량을 보전하여 막-전극 접합체의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 구성 중 제1산화방지제 공급장치에 대한 일 실시예를 도시한 개략적 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 제1산화방지제 공급장치가 수소공급계에 배치될 수 있는 위치를 나타낸 개략도,
도 4는 도 2에 도시된 제1산화방지제 공급장치가 도 3에 지시된 B 위치에 배치된 상태를 도시한 개략적 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 구성 중 제1산화방지제 공급장치에 대한 다른 실시예를 도시한 개략적 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 제1산화방지제 공급장치가 수소공급계에 배치될 수 있는 위치를 나타낸 개략도,
도 7은 도 5에 도시된 제1산화방지제 공급장치가 도 6에 지시된 G 위치에 배치된 상태를 도시한 개략적 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 구성 중 제2산화방지제 공급장치가 가습기에 구비된 상태를 도시한 외관 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 구성 중 제2산화방지제 공급장치가 가습기에 구비된 상태를 도시한 개략적 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 연료전지 시스템은 연료전지 스택의 전해질막과 애노드 및 캐소드 전극의 이오노머에서 산화방지제가 손실되는 경우, 산화방지제의 손실량을 보전하기 위하여 외부에서 연료전지 스택으로 산화방지제를 공급하도록 한 점에 특징이 있다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 연료전지 시스템을 도시한 구성도로서, 도면부호 100은 연료전지 스택을 지시한다.
상기 연료전지 스택(100)에는 수소를 공급하기 위한 수소공급계(200, FPS: Fuel Processing System)와, 공기중 산소를 공급하기 위한 공기공급계(300, APS: Air Processing System)가 연결된다.
본 발명의 연료전지 시스템은 연료전지 스택에 산화방지제를 공급할 때 수소공급계(200)를 통하여 공급하거나, 공기공급계(300)를 통하여 공급하거나, 또는 수소공급계(200)와 공기공급계(300)를 통하여 동시에 공급할 수 있도록 구성된다.
도 1을 참조하면, 상기 수소공급계(200)는 수소탱크로부터 연료전지 스택(100)으로 이어지는 수소공급라인(201)과, 연료전지 스택(100)에서 미반응된 수소를 수소공급라인(201)으로 재순환시키는 수소재순환라인(202)과, 수소공급라인(201)과 수소재순환라인(202)이 만나는 지점에 장착되는 이젝터(210)와, 연료전지 스택(100)에서 미반응된 수소와 함께 배출되는 물을 가두어두는 워터트랩(220) 등을 포함하여 구성된다.
상기 이젝터(210)는 수소탱크로부터의 수소공급라인(201)을 따라 흐르는 새로운 수소와. 수소재순환라인(202)을 경유한 미반응 재순환 수소를 연료전지 스택의 애노드(anode) 쪽으로 공급하는 역할을 한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)가 상기 수소공급계(200)의 소정 위치에 배치된다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수소공급라인(201)에서 이젝터(210)의 이전 위치(A) 또는 이후 위치(B), 상기 수소재순환라인(202)에서 이젝터(210)의 이전 위치(C) 중 하나에 배치될 수 있다.
첨부한 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)는, 일측에 수소 유입홀(111-1)이 형성되고 타측에 수소 배출홀(111-2)이 형성된 믹싱챔버(111)와, 믹싱챔버(111)의 하부에 형성되는 산화방지제 리저버(114)와, 믹싱챔버(111)와 산화방지제 리저버(114)를 별도의 공간으로 구분하는 파티션 월(113, Partition wall)과, 믹싱챔버(111)와 산화방지제 리저버(114) 간을 연통시키면서 파티션 월(113)에 장착되는 산화방지제 토출파이프(112) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 산화방지제 토출파이프(112)는 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제가 믹싱챔버(111)로 원활하게 공급되도록 한 통로 역할을 하고, 상기 파티션 월(113)은 산화방지제 리저버(114)로부터 믹싱챔버(111)로 공급된 산화방지제가 다시 산화방지제 리저버(114)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.
또한, 상기 산화방지제 리저버(114)내에는 제어기의 신호에 의하여 작동되는 진동자(117, Ultrasonic Transducer)가 장착되는데, 이 진동자(117)는 초음파를 발생시켜서 산화방지제 용액을 기화시키는 역할을 한다.
한편, 상기 믹싱챔버(111)의 수소 유입홀(111-1)은 수소공급원인 수소탱크측과 연결되고, 수소 배출홀(111-2)은 연료전지 스택(100)측으로 연결되어, 믹싱챔버(111)의 수소 유입홀(111-1)로부터 수소 배출홀(111-2)로 수소가 흐르게 된다.
이에, 상기 믹싱챔버(111)의 수소 유입홀(111-1)로부터 수소 배출홀(111-2)로 흐르는 수소가 상기 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제(예, 진동자(117)의 초음파 발생으로 기화된 상태의 산화방지제)를 마치 진공 흡입하듯이 흡입하는 구동유체로 작용함으로써, 산화방지제 리저버(114)내의 기화된 산화방지제가 토출파이프(112)를 통과하여 믹싱챔버(111)로 용이하게 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 산화방지제 리저버(114)내의 산화방지제(예, 진동자(117)의 초음파 발생으로 기화된 상태의 산화방지제)가 토출파이프(112)를 통과하여 믹싱챔버(111)로 보다 용이하게 공급되도록 상기 토출파이프(112)를 수소 유입홀(111-1)에서 수소 배출홀(111-2)을 향하여 기울어지게 배열하는 동시에 믹싱챔버(111)를 향하여 직경이 점차 좁아지는 노즐 형상으로 채택하도록 한다.
이를 위해, 도 2에서 보듯이 상기 토출파이프(112)와 파티션 월(113) 간의 각도(θ)는 0°< θ < 90°로 설정되고, 상기 산화방지제 리저버내에 배열되는 토출파이프(112)의 하부 내경(Din)이 상기 믹싱챔버(111) 내에 배열되는 토출파이프(112)의 상부 내경(Dout)에 비하여 더 큰 직경으로 설정된다.
바람직하게는, 상기 토출파이프(112)의 하단부를 진동자(117)와 상하로 일치되게 배열하여, 진동자(117)의 초음파 발생으로 기화되는 산화방지제가 바로 토출파이프(112)로 들어가도록 하는 것이 좋다.
또한, 상기 산화방지제 리저버(114)에는 저장된 산화방지제를 히팅시키기 위하여 제어기(도 1에 400으로 지시됨)에 의하여 온/오프 제어되는 히터(115a)가 장착된다.
상기 히터(115a)는 외부 환경이 영하인 경우 상기 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제 용액이 동결되는 것을 방지하는 동시에 산화방지제의 원활한 기화를 위한 히팅 역할을 한다.
이를 위해, 상기 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제를 믹싱챔버(111)로 공급하기 전에 제어기(400)의 제어 신호에 의하여 히터(115a)가 작동되도록 함으로써, 산화방지제 용액을 60 ~ 80 ℃ 로 승온시키는 것이 바람직하며, 그 이유는 산화방지제 용액이 60 ℃ 미만인 경우에는 상기 진동자(117)의 초음파 발생에 의한 기화가 잘 이루어지지 않게 되고, 80 ℃ 초과인 경우에는 상기 진동자(117)의 초음파 발생에 의한 과도한 기화가 일어날 수 있기 때문이다.
또한, 상기 산화방지제 리저버(114)에는 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기(400)에 전송하는 레벨센서(116a)가 장착된다.
이에, 상기 산화방지제 리저버(114)에 저장된 산화방지제가 지속적으로 소비되어 일정 수위 미만이 되면, 레벨센서(116a)에서 제어기(400)에 수위 검출 신호를 전송하고, 제어기(400)에서 연료전지 차량의 실내 디스플레이에 산화방지제 충진을 위한 경고 문구를 표시함으로써, 산화방지제 충진을 유도할 수 있다.
물론, 상기 레벨센서(116a)의 수위 검출 신호에 따라 산화방지제의 잔존량을 디스플레이를 통해 모니터링할 수 있기 때문에 사용자가 산화방지제 충전 시기를 놓치지 않고 인지할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수소공급라인(201)에서 이젝터(210)의 이전 위치(A) 또는 이후 위치(B), 상기 수소재순환라인(202)에서 이젝터(210)의 이전 위치(C) 중 하나에 배치될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 4는 도 2에 도시된 일 실시예의 제1산화방지제 공급장치(110)가 도 3에 지시된 B 위치(이젝터(210)와 연료전지 스택(100) 사이)에 배치된 상태를 도시한 개략적 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이젝터(210)에서 수소탱크로부터의 새로운 수소 및/또는 재순환 수소를 믹싱챔버(111) 쪽으로 공급하면, 수소가 수소 유입홀(111-1)을 통해 믹싱챔버(111)내로 들어간 후, 수소 배출홀(111-2)을 통해 연료전지 스택(100)으로 공급된다.
이때, 상기 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점에서 상기 제어기(400)의 명령 신호에 의하여 상기한 일 실시예의 제1산화방지제 공급장치(110)로부터 연료전지 스택(100)으로 산화방지제가 공급될 수 있다.
상기 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점은 연료전지 스택의 운전 모드에 따라 상이할 수 있으나, 최초 연료전지 시스템이 제작된 이후 연료전지 스택의 일정 시간 운전 시점(예, 수만 시간 운전 시점) 또는 연료전지 스택이 탑재된 차량의 일정 주행거리(예, 수만 km 주행거리) 도달 시점으로 설정될 수 있다.
이에, 상기 제어기(400)에서 연료전지 스택의 운전 누적 시간 또는 차량의 누적 주행거리를 기반으로, 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점으로 판정하면, 상기 제1산화방지제 공급장치(110)의 히터(115a) 및 진동자(117)에 구동을 위한 전류 신호를 인가한다.
이어서, 상기 히터(115a)의 작동에 의하여 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제 용액이 기화되기 적당한 60 ~ 80 ℃ 로 승온되고, 상기 진동자(117)의 초음파 발생에 의하여 산화방지제 용액이 용이하게 기화된다.
따라서, 상기 산화방지제 리저버(114) 내에서 기화된 산화방지제가 상기 토출파이프(112)를 통과하여 믹싱챔버(111) 내로 들어간 후, 수소와 믹싱되면서 연료전지 스택(100)으로 공급된다.
바람직하게는, 상기 연료전지 스택(100)의 전류가 0 A 초과인 구간에서 산화방지제를 공급하는 것이 좋으며, 그 이유는 연료전지 스택에 전류를 발생시키기 위하여 연동하는 수소공급계로부터의 수소와 공기공급계로부터의 산소 등의 충분한 유량 흐름을 타고 산화방지제가 연료전지 스택의 각 단위 셀마다 용이하게 공급되도록 함에 있다.
이에, 상기 제어기(400)에서 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 상기 연료전지 스택(100)의 전류가 0 A를 초과하는 상태 정보를 추가로 활용하도록 한다.
또는, 상기 제어기(400)에서 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 산화방지제의 원활한 공급 및 막-전극 접합체 내에서 용이한 이동을 위하여 스택 냉각수 온도가 60 ℃ 이상인 온도 정보를 추가로 활용하도록 구성될 수 있다.
이에, 연료전지 시스템이 시동 후 스택 냉각수 온도가 60 ℃ 이상이 되면 상기 제어기(400)의 명령에 의하여 산화방지제를 스택으로 공급할 수 있고, 이때 상기 스택 냉각수의 온도를 60 ℃ 이상으로 한정한 이유는 스택 냉각수 온도가 스택으로 공급되는 산화방지제 온도(예, 상기와 같이 히터에 의하여 60 ~ 80 ℃ 로 승온된 온도)와 유사한 수준이면 응축상태 없이 최대한 전극과 전해질 막에 산화방지제가 용이하게 공급될 수 있기 때문이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)를 이용하여 상기 연료전지 스택(100)으로 산화방지제가 보충 공급되도록 함으로써, 연료전지 스택을 구성하는 전해질막 혹은 전극층의 이오노머에 포함되어 있던 산화방지제의 손실량이 보전될 수 있고, 그에 따라 막-전극 접합체의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)가 상기 수소공급계(200)의 소정 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)가 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수소공급라인(201)에서 이젝터(210)의 이전 위치(D) 또는 이후 위치(E), 상기 수소재순환라인(202)에서 이젝터(210)의 이전 위치(F), 상기 이젝터(210)에 직접 연결되는 위치 중 하나에 배치될 수 있다.
첨부한 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)는 산화방지제가 저장되는 산화방지제 리저버(114)와, 산화방지제 리저버(114)의 바닥쪽에 연결된 배출파이프(118)와, 이 배출파이프(118)에 장착되어 제어기의 제어 신호에 의하여 개폐되는 밸브(119)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 산화방지제 리저버(114)에는 제어기(도 1에 400으로 지시됨)에 의하여 온/오프 제어되는 히터(115b)가 장착된다.
상기 히터(115b)는 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제 용액이 동결되는 것을 방지하는 동시에 산화방지제를 연료전지 시스템 작동 온도와 유사하게 히팅하여 추가적인 응축이나 과도한 에너지 손실을 방지하는 역할을 한다.
이를 위해, 상기 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제를 연료전지 스택으로 공급하기 전에 제어기(400)의 제어 신호에 의하여 히터(115b)가 작동되도록 함으로써, 산화방지제 용액을 60 ~ 80 ℃ 로 승온시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 산화방지제 리저버(114)에는 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기(400)에 전송하는 레벨센서(116b)가 장착된다.
이에, 상기 산화방지제 리저버(114)에 저장된 산화방지제가 지속적으로 소비되어 일정 수위 미만이 되면, 레벨센서(116b)에서 제어기(400)에 수위 검출 신호를 전송하고, 제어기(400)에서 연료전지 차량의 실내 디스플레이에 산화방지제 충진을 위한 경고 문구를 표시함으로써, 산화방지제 충진을 유도할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)가 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수소공급라인(201)에서 이젝터(210)의 이전 위치(D) 또는 이후 위치(E), 상기 수소재순환라인(202)에서 이젝터(210)의 이전 위치(F) 중 하나에 배치될 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 7는 도 5에 도시된 다른 실시예의 제1산화방지제 공급장치(110)가 도 6에 지시된 G 위치(이젝터(210)에 직결되는 위치)에 배치된 상태를 도시한 개략적 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)의 구성 중 산화방지제 리저버(114)의 바닥쪽에 연결된 배출파이프(118)가 이젝터(210)에 연통 가능하게 연결된다.
상기 이젝터(210)는 수소탱크로부터의 새로운 수소 및/또는 재순환 수소를 연료전지 스택(100)으로 공급한다.
이때, 상기 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점에서 상기 제어기(400)의 명령 신호에 의하여 상기한 다른 실시예의 제1산화방지제 공급장치(110)로부터 연료전지 스택(100)으로 산화방지제가 공급될 수 있다.
상기와 같이 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점은 연료전지 스택의 운전 모드에 따라 상이할 수 있으나, 최초 연료전지 시스템이 제작된 이후 연료전지 스택의 일정 시간 운전 시점(예, 수만 시간 운전 시점) 또는 연료전지 스택이 탑재된 차량의 일정 주행거리(예, 수만 km 주행거리) 도달 시점으로 설정될 수 있다.
이에, 상기 제어기(400)에서 연료전지 스택의 운전 누적 시간 또는 차량의 누적 주행거리를 기반으로, 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점으로 판정하면, 상기한 다른 실시예의 제1산화방지제 공급장치(110)에 포함된 히터(115b)에 구동을 위한 전류 신호를 인가하고, 상기 밸브(119)에도 열림을 위한 제어 신호를 인가한다.
이어서, 상기 히터(115b)의 작동에 의하여 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제 용액이 60 ~ 80 ℃ 로 승온된 후, 상기 밸브(119)의 열림 작동에 의하여 이젝터(210)로 들어간다.
따라서, 상기 산화방지제 리저버(114) 내의 산화방지제가 밸브(119)를 통과하여 이젝터(210)로 들어간 후, 수소와 믹싱되면서 연료전지 스택(100)으로 공급된다.
바람직하게는, 상기 연료전지 스택(100)의 전류가 0 A 초과인 구간에서 산화방지제를 공급하는 것이 좋으며, 그 이유는 연료전지 스택에 전류를 발생시키기 위하여 연동하는 수소공급계로부터의 수소와 공기공급계로부터의 산소 등의 충분한 유량 흐름을 타고 산화방지제가 연료전지 스택의 각 단위 셀마다 용이하게 공급되도록 함에 있다.
이에, 상기 제어기(400)에서 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 상기 연료전지 스택(100)의 전류가 0 A를 초과하는 상태 정보를 추가로 활용하도록 한다.
또는, 상기와 같이 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 산화방지제의 원활한 공급 및 막-전극 접합체 내에서 용이한 이동을 위하여 스택 냉각수 온도가 60 ℃ 이상인 온도 정보를 추가로 활용할 수 있다.
이에, 연료전지 시스템이 시동 후 스택 냉각수 온도가 60 ℃ 이상이 되면 상기 제어기(400)의 명령에 의하여 산화방지제를 스택으로 공급할 수 있고, 상기와 같이 스택 냉각수의 온도를 60 ℃ 이상으로 한정한 이유는 스택 냉각수 온도가 스택으로 공급되는 산화방지제 온도(예, 상기와 같이 히터에 의하여 60 ~ 80 ℃ 로 승온된 온도)와 유사한 수준이면 응축상태 없이 최대한 전극과 전해질 막에 산화방지제가 용이하게 공급될 수 있기 때문이다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1산화방지제 공급장치(110)를 이용하여 상기 연료전지 스택(100)으로 산화방지제가 보충 공급되도록 함으로써, 연료전지 스택을 구성하는 전해질막 혹은 전극층의 이오노머에 포함되어 있던 산화방지제의 손실량이 보전될 수 있고, 그에 따라 막-전극 접합체의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 공기공급계에 배치되는 제2산화방지제 공급장치를 살펴보면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 상기 공기공급계(300)는, 외부공기를 필터링하는 필터(301)와, 외부공기를 압축 공급하기 위한 컴프레서(302)와, 압축된 건조공기를 가습시켜 연료전지 스택(100)으로 공급하는 가습기(320) 등을 포함하여 구성된다.
특히, 본 발명에 따른 제2산화방지제 공급장치(120)가 상기 공기공급계(200)의 구성 중 가습기(320)에 별도로 장착되거나 일체로 구성된다.
첨부한 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 구성 중 제2산화방지제 공급장치가 가습기에 구비된 상태를 도시한 도면으로서, 도면부호 320은 가습기(Humidifier)를 지시한다.
상기 가습기(320)의 상부에는 연료전지 스택으로부터 배출되는 습윤공기 유입구(321)가 형성되고, 일측에는 건조공기가 유입되는 제1건조공기 유입구(322)가 형성되며, 타측에는 가습이 완료된 공기가 연료전지 스택으로 향하는 가습공기 공급구(323)가 형성되며, 하부에는 건조공기를 가습시킨 후의 잔여 습윤공기가 외부로 배출되는 습윤공기 배출구(324)가 형성된다.
이때, 상기 가습기(320)의 내부에는 컴프레서로부터의 건조공기가 통과하며 가습되도록 한 다발 형태의 중공사막(325a, Hollow Fiber Membrane)이 배치된다.
특히, 상기 가습기(320)의 하부에 제2산화방지제 공급장치(120)가 장착된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 제2산화방지제 공급장치(120)는 가습기(320) 내의 하부에 파티션 월(121)을 사이에 두고 배치되는 산화방지제 리저버(122)와, 산화방지제 리저버(122) 내의 산화방지제 수위를 검출하는 레벨센서(123)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 산화방지제 리저버(122) 내에는 컴프레서로부터의 건조공기가 통과하며 산화방지제를 머금을 수 있도록 한 다발 형태의 중공사막(325b)이 배치된다.
바람직하게는, 상기 중공사막(325a,325b)은 PES(Polyethersulfone) 혹은 PEI (Polyetherimide) 재질로 만들어진 것으로 채택된다.
한편, 상기 가습기(320)의 일측에는 건조공기가 유입되는 제1건조공기 유입구(322) 외에 건조공기를 산화방지제 리저버(122)로 유도하는 제2건조공기 유입구(124)가 형성된다.
바람직하게는, 상기 제1건조공기 유입구(322)와 제2건조공기 유입구(124)의 후단부에는 컴프레서(302)로부터의 건조공기를 제1건조공기 유입구(322)를 통하여 가습기(320)로 공급하거나, 컴프레서(302)로부터의 건조공기를 가습기(320) 외에 제2산화방지제 공급장치(120)로 동시 공급하도록 개폐되는 공기분배용 밸브(125)가 배치된다.
여기서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 공기공급계에 배치되는 제2산화방지제 공급장치의 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
연료전지 시스템의 일반적인 운전 조건에서는 상기 컴프레서(302)에 의하여 압축된 외부공기 즉, 건조공기가 제1건조공기 유입구(322)를 통하여 가습기(320) 내로 공급된 후, 중공사막(325a)의 내부를 따라 흐르게 된다.
이와 동시에, 상기 연료전지 스택으로부터 배출되는 습윤공기가 중공사막(325a)의 내부로 침투되어 중공사막(325a)의 내부를 따라 흐르던 건조공기의 가습이 이루어지게 되고, 가습이 완료된 공기는 중공사막(325a)을 빠져나와서 연료전지 스택의 캐소드 전극으로 공급된다.
이때, 상기 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점에서 상기 제어기(400)의 명령 신호에 의하여 상기한 제2산화방지제 공급장치(120)로부터 연료전지 스택(100)으로 산화방지제가 공급될 수 있다.
상기와 같이 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점은 연료전지 스택의 운전 모드에 따라 상이할 수 있으나 최초 연료전지 시스템이 제작 된 이후 연료전지 스택의 수만 시간 운전 시점, 또는 연료전지 스택이 탑재된 차량의 수만 km 주행거리 도달 시점으로 설정될 수 있다.
이에, 상기 제어기(400)에서 연료전지 스택의 운전 누적 시간 또는 차량의 누적 주행거리를 기반으로, 연료전지 스택(100)에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점으로 판정하면, 상기한 공기분배용 밸브(125)에 열림을 위한 제어 신호를 인가한다.
따라서, 상기 컴프레서(302)로부터의 건조공기가 제1건조공기 유입구(322)를 통하여 가습기(320)로 공급되는 동시에 제2건조공기 유입구(124)를 통하여 제2산화방지제 공급장치(120)의 산화방지제 리저버(122)로 공급된다.
이때, 상기 산화방지제 리저버(122)로 공급된 건조공기가 중공사막(325b)의 내부를 따라 흐르게 될 때, 산화방지제 리저버(122)에 저장된 산화방지제가 중공사막(325b)의 내부로 침투되어 건조공기가 산화방지제를 머금게 되는 가습이 이루어지게 된다.
이에, 상기 중공사막(325b) 내에서 건조공기가 산화방지제로 가습된 상태인 산화방지제가 함유된 공기가 중공사막(325a)을 빠져나와서 연료전지 스택으로 공급된다.
이와 같이, 상기 제2산화방지제 공급장치(120)를 이용하여 상기 연료전지 스택(100)으로 산화방지제가 보충 공급되도록 함으로써, 연료전지 스택을 구성하는 전해질막 혹은 전극층의 이오노머에 포함되어 있던 산화방지제의 손실량이 보전될 수 있고, 그에 따라 막-전극 접합체의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 수소공급계(200)에 배치된 제1산화방지제 공급장치(110)만을 이용하여 연료전지 스택으로 산화방지제를 공급하거나, 상기 공기공급계(300)에 배치된 제2산화방지제 공급장치(120)만을 이용하여 연료전지 스택으로 산화방지제를 공급하거나, 또는 상기 제1산화방지제 공급장치(110)와 제2산화방지제 공급장치(120)를 모두 이용하여 연료전지 스택으로 산화방지제를 공급할 수 있음을 밝혀둔다.
바람직하게는, 본 발명에서 적용 가능한 산화방지제는 금속 산화물(세륨 산화물, 망간 산화물), 세륨질산육수염, 세륨황산염, 테레프탈산계 산화방지제, 페로브스카이트(Perovskite) 구조의 산화방지제 등이 있으며, 이들 산화방지제를 1종 또는 2종이상 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명에서 적용 가능한 산화방지제로서, 세륨 산화물(Cerium Oxide or Ceria), 세륨질산육수염(Cerium (III) Nitrate Hexahydrate) 등의 세륨계 산화방지제, 테레프탈산계 산화방지제 등과 같은 1차 산화방지제, 망간 산화물(Manganese Oxide) 등의 2차 산화방지제를 각각 사용하거나, 함께 사용할 수 있으며, 산화방지제의 전해질막 내 이동성을 고려할 때 세륨질산육수염이 가장 바람직하게 사용될 수 있다.
100 : 연료전지 스택 110 : 제1산화방지제 공급장치
111 : 믹싱챔버 111-1 : 수소 유입홀
111-2 : 수소 배출홀 112 : 토출파이프
113 : 파티션 월 114 : 산화방지제 리저버
115a, 115b : 히터 116a, 116b : 레벨센서
117 : 진동자 118 : 배출파이프
119 : 밸브 120 : 제2산화방지제 공급장치
121 : 파티션 월 122 : 산화방지제 리저버
123 : 레벨센서 124 : 제2건조공기 유입구
125 : 공기분배용 밸브 200 : 수소공급계
201 : 수소공급라인 202 : 수소재순환라인
210 : 이젝터 220 : 워터트랩
300 : 공기공급계 301 : 필터
302 : 컴프레서 320 : 가습기
321 : 습윤공기 유입구 322 : 제1건조공기 유입구
323 : 가습공기 공급구 324 : 습윤공기 배출구
325a, 325b : 중공사막 400 : 제어기

Claims (22)

  1. 연료전지 스택으로 수소를 공급하는 수소공급계의 소정 위치, 또는 연료전지 스택으로 공기를 공급하는 공기공급계의 소정 위치, 또는 상기 수소공급계 및 공기공급계의 소정 위치에 배치되는 산화방지제 공급장치; 및
    상기 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정한 후, 상기 수소공급계 또는 공기공급계의 소정 위치에 배치된 산화방지제 공급장치 에서 연료전지 스택으로 산화방지제가 공급되도록 제어하거나, 상기 수소공급계 및 공기공급계의 소정 위치에 배치된 산화방지제 공급장치에서 연료전지 스택으로 산화방지제가 공급되도록 제어하는 제어기;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화방지제 공급장치 중 수소공급계의 소정 위치에 배치되는 제1산화방지제 공급장치는,
    상기 수소공급계의 수소공급라인에서 이젝터의 이전 위치 또는 이후 위치, 수소재순환라인에서 이젝터의 이전 위치, 이젝터에 직접 연결되는 위치 중 하나에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 연료전지 스택의 일정 시간 운전 시점 또는 연료전지 스택이 탑재된 차량의 일정 주행거리 도달 시점을 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점으로 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1산화방지제 공급장치는:
    일측에 수소 유입홀이 형성되고, 타측에 수소 배출홀이 형성된 믹싱챔버;
    믹싱챔버의 하부에 형성되는 산화방지제 리저버;
    믹싱챔버와 산화방지제 리저버를 별도의 공간으로 구분하는 파티션 월; 및
    믹싱챔버와 산화방지제 리저버 간을 연통시키면서 파티션 월에 장착되어, 산화방지제 리저버 내의 산화방지제를 믹싱챔버로 토출하는 산화방지제 토출파이프;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 산화방지제 리저버에는 산화방지제를 기화시키기 위하여 제어기의 제어 신호에 의하여 초음파를 발생시키며 작동하는 진동자가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 토출파이프는 수소 유입홀에서 수소 배출홀을 향하여 기울어지게 배열되는 동시에 믹싱챔버를 향하여 직경이 점차 좁아지는 노즐 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 토출파이프와 파티션 월 간의 각도(θ)는 0°< θ < 90°로 설정되고, 상기 산화방지제 리저버내에 배열되는 토출파이프(112)의 하부 내경이 상기 믹싱챔버(111) 내에 배열되는 토출파이프(112)의 상부 내경에 비하여 더 큰 직경으로 설정되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 산화방지제 리저버에는 저장된 산화방지제를 히팅시키기 위하여 제어기에 의하여 온/오프 제어되는 히터가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 히터는 산화방지제가 믹싱챔버로 공급되기 전에 제어기의 제어 신호에 의하여 히팅 작동되어, 산화방지제 용액을 60 ~ 80 ℃ 로 승온시키도록 채택된 것임을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 산화방지제 리저버에는 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기에 전송하는 레벨센서가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어기는 레벨센서의 감지 신호를 기반으로 산화방지제 충전 시기를 판정한 후, 연료전지 차량의 실내 디스플레이에 산화방지제 충진을 위한 경고를 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1산화방지제 공급장치는:
    산화방지제가 저장되는 산화방지제 리저버;
    산화방지제 리저버의 바닥쪽에 연결된 배출파이프; 및
    배출파이프에 장착되어 제어기의 제어 신호에 의하여 개폐되는 밸브;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 산화방지제 리저버에는 저장된 산화방지제를 히팅시키기 위하여 제어기에 의하여 온/오프 제어되는 히터가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 히터는 산화방지제가 연료전지 스택으로 공급되기 전에 제어기의 제어 신호에 의하여 히팅 작동되어, 산화방지제 용액을 60 ~ 80 ℃ 로 승온시키도록 채택된 것임을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 산화방지제 리저버에는 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기에 전송하는 레벨센서가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제어기는 레벨센서의 감지 신호를 기반으로 산화방지제 충전 시기를 판정한 후, 연료전지 차량의 실내 디스플레이에 산화방지제 충진을 위한 경고를 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화방지제 공급장치 중 공기공급계의 소정 위치에 배치되는 제2산화방지제 공급장치는 가습기 내에 배치되는 것으로서,
    상기 가습기 내의 하부에 파티션 월을 사이에 두고 배치되는 산화방지제 리저버;
    산화방지제 리저버 내에 배치되되, 건조공기가 통과하는 내부로 산화방지제가 침투하도록 배치되는 중공사막;
    을 포함하고,
    상기 가습기의 일측에는 건조공기를 가습기의 내부로 유도하는 제1건조공기 유입구 외에 건조공기를 산화방지제 리저버로 유도하는 제2건조공기 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1건조공기 유입구와 제2건조공기 유입구의 후단부에는 건조공기를 제1건조공기 유입구를 통하여 가습기로 공급하거나, 건조공기를 가습기 외에 제2산화방지제 공급장치로 동시 공급하도록 개폐되는 공기분배용 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 산화방지제 리저버에는 산화방지제의 저장 수위를 감지하여 제어기에 전송하는 레벨센서가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제어기는 레벨센서의 감지 신호를 기반으로 산화방지제 충전 시기를 판정한 후, 연료전지 차량의 실내 디스플레이에 산화방지제 충진을 위한 경고를 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 상기 연료전지 스택의 전류가 0 A를 초과하는 상태 정보를 추가로 활용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 연료전지 스택에 산화방지제가 보충 공급되어야 할 필요 시점을 판정하는 요소로서, 산화방지제의 원활한 공급 및 막-전극 접합체 내에서의 이동을 위하여 스택 냉각수 온도가 60 ℃ 이상인 정보를 추가로 활용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
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