KR20220077961A

KR20220077961A - Solar-hydrogen-based portable power generation device and power generation method using thereof

Info

Publication number: KR20220077961A
Application number: KR1020200166380A
Authority: KR
Inventors: 신대섭
Original assignee: 신대섭
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-06-10
Also published as: KR102545179B1

Abstract

제안기술은 태양광-수소 기반의 포터블 전력 발생 장치 및 이를 이용한 전력 발생 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 통해 얻은 전력으로 물을 수전해하여 친환경적으로 수소를 생산하며, 텀블러 형태로 형성되어 휴대가 편리한 전력발생 장치 및 이를 이용한 전력 발생 방법에 관한 발명이다.The proposed technology relates to a photovoltaic-hydrogen-based portable power generating device and a power generating method using the same, and more specifically, water electrolysis with power obtained from sunlight to produce hydrogen in an environmentally friendly manner, and is formed in the form of a tumbler The present invention relates to a portable power generating device and a power generating method using the same.

Description

Solar-hydrogen-based portable power generation device and power generation method using the same

일반적으로 지구 온난화와 화석 연료의 고갈에 따른 대체 에너지의 연구 개발에 대한 요구가 지속적으로 높아지고 있는 가운데 실용 가능성 있는 환경 및 에너지 문제 해결의 유일한 대안으로 수소 에너지가 주목받고 있다. 1870년 "Jules Vernes"가 물이 미래에 연료로써 사용될 것이라 주창한 이래 물은 수소와 산소로 반복하여 이용 가능한 재생 가능성을 갖는 이상적인 수소 원료로 생각되어 왔다.In general, as the demand for research and development of alternative energy is continuously increasing due to global warming and depletion of fossil fuels, hydrogen energy is attracting attention as the only viable alternative to solving environmental and energy problems. Since 1870 "Jules Vernes" advocated for water to be used as a fuel in the future, water has been considered an ideal source of hydrogen with renewable potential that can be reused as hydrogen and oxygen.

수소를 연료로 사용할 경우에 연소 시 극소량의 NOx를 제외하고는 공해물질이 생성되지 않기 때문에 현재 화석 에너지가 갖고 있는 환경 오염 문제를 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 무한정의 물을 원료로 하여 제조할 수 있으므로, 향후 화석에너지 고갈에 대한 궁극적인 대안으로 각광받고 있다. 이와 같이, 수소 에너지 기술은 이미 그 중요성이 국제사회에 너무나 잘 알려져 왔다.When hydrogen is used as a fuel, pollutants are not generated except for a very small amount of NOx during combustion, so it is possible to solve the environmental pollution problem that fossil energy currently has. In addition, since it can be manufactured using unlimited water as a raw material, it is in the spotlight as an ultimate alternative to the depletion of fossil energy in the future. As such, the importance of hydrogen energy technology has already been well known to the international community.

현재 가장 많이 이용되는 수소의 제조기술은 화석연료를 개질(reforming)하는 것이다. 하지만 개질 반응 과정에서 이산화탄소나 온실가스의 배출이 수반되기 때문에 사회적·환경적 문제를 일으키기도 하며, 화석연료를 사용한다는 점에서 자원고갈의 문제를 해결할 수 없다. Currently, the most used hydrogen production technology is reforming fossil fuels. However, since the reforming reaction involves the emission of carbon dioxide or greenhouse gas, it also causes social and environmental problems, and cannot solve the problem of resource depletion in that it uses fossil fuels.

현재 상용화되어있는 태양력과 풍력 같은 신재생 에너지들은 태양이 비추거나 바람이 불 경우에만 생산이 가능한 비연속적인 에너지원이므로, 이를 연속적인 형태로 이용하기 위해서는 다른 수단으로 에너지를 생산/저장할 수 있어야 한다. Renewable energies such as solar power and wind power that are currently commercialized are non-continuous energy sources that can be produced only when the sun shines or the wind blows. .

따라서, 태양력과 풍력 같은 신재생 에너지들을 다른 수단으로 저장함으로써 연속적인 형태로 이용하기 위한 효과적인 방법의 필요성이 요구되고 있으며, 다양한 형태로 생성된 신재생 에너지와 상기 신재생 에너지로부터 저장된 에너지를 통합하여 분배하기 위한 장치나 방법 또한 요구되고 있다. Therefore, there is a need for an effective method for using in a continuous form by storing renewable energy such as solar power and wind power by other means, and by integrating renewable energy generated in various forms and energy stored from the renewable energy A device or method for dispensing is also required.

한국등록특허 제10-1995163호Korean Patent Registration No. 10-1995163

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 태양광을 통해 얻은 전력으로 물을 수전해하여 친환경적으로 수소를 생산하는데 목적이 있다.The present invention was invented to solve the above problems, and it is an object of the present invention to produce hydrogen in an environment-friendly manner by electrolyzing water with electric power obtained through sunlight.

또한, 텀블러 형태로 형성하여 휴대가 편리한 전력 발생 장치를 제공하는데 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a portable power generating device by being formed in the form of a tumbler.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광-수소 기반의 포터블 전력 발생 장치에 있어서,In the solar-hydrogen-based portable power generation device of the present invention for achieving the above object,

컵 또는 텀블러 형상으로 내부에 공간이 형성되는 케이스; A case in which a space is formed therein in the shape of a cup or tumbler;

복수의 태양전지로 구성된 PV(Photovoltaic) 모듈;PV (Photovoltaic) module composed of a plurality of solar cells;

케이스의 내부에 구비되며, PV 모듈로부터 전력을 공급받아 수전해 반응을 통해 수소를 생성하는 수전해 유닛;a water electrolysis unit provided inside the case, receiving power from the PV module and generating hydrogen through a water electrolysis reaction;

케이스의 내부에 구비되며, 수전해 유닛으로부터 공급된 수소를 압축 처리하는 수소 압축기;a hydrogen compressor provided inside the case and compressing hydrogen supplied from the water electrolysis unit;

케이스의 내부에 구비되며, 수소 압축기에서 압축 처리된 수소를 저장하는 수소 탱크; 및a hydrogen tank provided inside the case and storing hydrogen compressed in a hydrogen compressor; and

케이스의 내부에 구비되며, 수소 탱크에 저장된 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 연료 전지;a fuel cell provided inside the case and generating predetermined electric power using hydrogen stored in a hydrogen tank;

케이스의 내부에 구비되며, 수전해 유닛으로 공급하기 위한 일정량의 물이 저장되는 물탱크;를 포함하며,a water tank provided inside the case and storing a predetermined amount of water for supply to the water electrolysis unit;

물탱크는 케이스와 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.The water tank is characterized in that it is detachably coupled to the case.

케이스에서 일정 높이 부분의 내경면에는,On the inner diameter surface of a certain height part of the case,

일측이 개방된 링 형상의 돌출부; 및a ring-shaped protrusion with one open side; and

돌출부의 개방된 일측 하면에 형성되어 돌출부의 하면과 ‘ㄷ’형상의 단면을 이루는 고정부;가 형성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is formed on the lower surface of the one open side of the protrusion to form a 'C'-shaped cross-section with the lower surface of the protrusion; is formed.

물탱크에서 일정 높이 부분의 외경면 일측에는 결합돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the coupling protrusion is formed on one side of the outer diameter surface of the predetermined height part of the water tank.

케이스와 물탱크의 결합 시,When the case and the water tank are combined,

결합돌출부는 고정부의 내측에 삽입되는 것을 특징으로 한다.The coupling protrusion is characterized in that it is inserted inside the fixing part.

탱크의 외경면에 형성된 나사산은 케이스의 내경면에 형성된 나사산과 나사 결합되는 것을 특징으로 한다.The screw thread formed on the outer diameter surface of the tank is characterized in that it is screwed with the screw thread formed on the inner diameter surface of the case.

케이스와 물탱크의 결합 상태는 케이스의 외측에 형성된 상태표시부에 의해 확인되는 것을 특징으로 한다.The coupling state between the case and the water tank is characterized in that it is confirmed by a state display unit formed on the outside of the case.

상태표시부는 엘이디(LED)인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the status display unit is an LED.

상태표시부는 알람부재인 것을 특징으로 한다.The status display unit is characterized in that the alarm member.

케이스의 상단은 캡(cap)부에 의해 개방 또는 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.The upper end of the case is characterized in that it is opened or closed by a cap part.

PV(Photovoltaic) 모듈은 플렉시블(flexible)하게 형성되는 것을 특징으로 한다.A photovoltaic (PV) module is characterized in that it is formed to be flexible.

PV(Photovoltaic) 모듈은 캡부의 외측면에 설치되는 것을 특징으로 한다.The PV (Photovoltaic) module is characterized in that it is installed on the outer surface of the cap part.

PV(Photovoltaic) 모듈은 케이스의 외경면에 설치되는 것을 특징으로 한다.PV (Photovoltaic) module is characterized in that it is installed on the outer diameter of the case.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광-수소 기반의 포터블 전력 발생 장치를 이용한 전력 발생 방법에 있어서,In the photovoltaic-hydrogen-based portable power generation method of the present invention for achieving the above object, in the power generation method,

복수의 태양전지로 구성된 PV 모듈이 외부로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전력을 발생시키는 단계;A PV module composed of a plurality of solar cells condensing sunlight incident from the outside to generate electric power;

PV 모듈에서 발생된 전력이 수전해 유닛으로 공급되는 단계;The power generated from the PV module is supplied to the electrolysis unit;

수전해 유닛에서 수전해 반응을 통한 수소가 생성되는 단계;generating hydrogen through a water electrolysis reaction in a water electrolysis unit;

수전해 유닛에서 생성된 수소가 수소 압축기로 공급되는 단계;supplying hydrogen generated in the water electrolysis unit to a hydrogen compressor;

수소 압축기에서 수전해 유닛으로부터 공급된 수소를 압축 처리하는 단계;compressing the hydrogen supplied from the water electrolysis unit in a hydrogen compressor;

수소 압축기에서 압축된 수소가 수소 탱크에 공급되어 저장되는 단계;The hydrogen compressed in the hydrogen compressor is supplied to a hydrogen tank and stored;

수소 탱크 내부의 수소가 연료 전지로 공급되는 단계;supplying hydrogen in the hydrogen tank to the fuel cell;

연료 전지에서 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.and generating predetermined electric power using hydrogen in the fuel cell.

본 발명에 따르면, 수소 발생 과정 중 온실 가스나 이산화탄소를 배출하는 기존의 수소 생산 방식의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that can solve the problems of the conventional hydrogen production method that emits greenhouse gas or carbon dioxide during the hydrogen generation process.

또한, 별도의 1차 에너지원의 공급이 필요하지 않으며, 텀블러 형상의 포터블한 형태로 형성되어 물과 햇빛만 있으면 언제 어디서든 전기 생산이 가능하기 때문에 휴대가 용이한 효과가 있다.In addition, a separate primary energy source does not need to be supplied, and since it is formed in a portable form of a tumbler shape, electricity can be produced anytime and anywhere as long as there is water and sunlight, it is easy to carry.

도 1은 본 발명에 따른 전력 발생 장치의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 전력 발생 장치의 케이스와 물탱크의 결합 실시예.
도 3은 본 발명에 따른 전력 발생 장치를 이용한 전력 발생 방법의 순서도.1 is a conceptual diagram of a power generating device according to the present invention.
2 is a combined embodiment of a case and a water tank of the power generating device according to the present invention.
3 is a flowchart of a method for generating power using a power generating device according to the present invention.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, whereby those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. will be able Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terms used in the present application are only for describing specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 태양광-수소 기반의 포터블 전력 발생 장치 및 이를 이용한 전력 발생 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 통해 얻은 전력으로 물을 수전해하여 친환경적으로 수소를 생산하며, 텀블러 형태로 형성되어 휴대가 편리한 전력발생 장치 및 이를 이용한 전력 발생 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a photovoltaic-hydrogen-based portable power generating device and a power generating method using the same, and more particularly, to water electrolysis with power obtained through sunlight to produce hydrogen in an environmentally friendly manner, and is formed in the form of a tumbler The present invention relates to a portable power generating device and a power generating method using the same.

도 1에는 본 발명에 따른 전력 발생 장치의 개념도가 도시되어 있다.1 is a conceptual diagram of a power generating device according to the present invention is shown.

본 발명의 전력 발생 장치는 태양광을 통해 얻은 전력으로 물을 수전해하여 수소를 생산하는 것으로, 컵 또는 텀블러 형상으로 내부에 공간이 형성되는 케이스(2)와, 복수의 태양전지로 구성된 PV(Photovoltaic) 모듈(4)과, 상기 케이스(2)의 내부에 구비되며, 상기 PV 모듈(4)로부터 전력을 공급받아 수전해 반응을 통해 수소를 생성하는 수전해 유닛(6)과, 상기 케이스(2)의 내부에 구비되며, 상기 수전해 유닛(6)으로부터 공급된 수소를 압축 처리하는 수소 압축기(8)와, 상기 케이스(2)의 내부에 구비되며, 상기 수소 압축기(8)에서 압축 처리된 상기 수소를 저장하는 수소 탱크(10)와, 상기 케이스(2)의 내부에 구비되며, 상기 수소 탱크(10)에 저장된 상기 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 연료 전지(12)와, 상기 케이스(2)의 내부에 구비되며, 상기 수전해 유닛(6)으로 공급하기 위한 일정량의 물이 저장되는 물탱크(18)를 포함하여 구성된다.The power generating device of the present invention produces hydrogen by electrolysis of water with electric power obtained through sunlight. A photovoltaic) module 4, a water electrolysis unit 6 provided inside the case 2, receiving power from the PV module 4 to generate hydrogen through a water electrolysis reaction, and the case ( 2) provided in the interior of the hydrogen compressor (8) for compressing the hydrogen supplied from the water electrolysis unit (6), and provided inside the case (2), the hydrogen compressor (8) compressing a hydrogen tank 10 for storing the hydrogen, and a fuel cell 12 provided inside the case 2 and generating predetermined electric power using the hydrogen stored in the hydrogen tank 10; It is provided inside the case (2) and is configured to include a water tank (18) in which a predetermined amount of water to be supplied to the water electrolysis unit (6) is stored.

상기 물탱크(18)는 상기 케이스(2)와 탈착 가능하게 결합된다.The water tank 18 is detachably coupled to the case 2 .

도 2에는 본 발명에 따른 전력 발생 장치의 케이스와 물탱크의 결합 실시예가 도시되어 있다.FIG. 2 shows an example of coupling the case of the power generating device and the water tank according to the present invention.

상기 물탱크(18)와 상기 케이스의(2) 결합을 위해 상기 케이스(2)에는 돌출부(28) 및 고정부(30)가 형성된다.A protrusion 28 and a fixing part 30 are formed in the case 2 for coupling the water tank 18 and the case (2).

상기 돌출부(28)는 상기 케이스에(2)서 일정 높이 부분의 내경면에 형성되는 것으로, 일측이 개방된 링 형상으로 형성된다.The protrusion 28 is formed on the inner diameter surface of a predetermined height portion of the case (2), and is formed in a ring shape with one side open.

상기 고정부(30)는 상기 돌출부(28)의 개방된 일측 하면에 형성되는 것으로, 상기 돌출부(28)의 하면과 ‘ㄷ’ 형상의 단면을 이루도록 형성된다.The fixing part 30 is formed on one open lower surface of the protrusion 28, and is formed to form a 'C'-shaped cross-section with the lower surface of the protrusion 28 .

상기 물탱크(18)에는 결합돌출부(32)가 형성된다. 상기 결합돌출부(32)는 상기 물탱크(18)의 외경면 일측에 형성되는 것으로, 상기 물탱크(18)의 일정 높이 부분에 형성된다.A coupling protrusion 32 is formed in the water tank 18 . The coupling protrusion 32 is formed on one side of the outer diameter surface of the water tank 18 , and is formed at a predetermined height of the water tank 18 .

상기 케이스(2)와 상기 물탱크(18)의 결합은 상기 케이스(2)의 내부에 상기 물탱크(18)가 삽입되면, 상기 결합돌출부(32)가 상기 돌출부(28)의 개방된 일측에 대응되도록 상기 케이스(2)의 높이 방향 중심축을 회전축으로 하여 상기 물탱크(18)를 회전시키게 된다.The coupling of the case 2 and the water tank 18 is performed so that when the water tank 18 is inserted into the case 2 , the coupling protrusion 32 is located on the open side of the protrusion 28 . The water tank 18 is rotated by using the central axis of the case 2 in the height direction to correspond to the rotation axis.

상기 결합돌출부(32)가 상기 돌출부(28)의 개방된 일측에 위치하게 되면, 상기 물탱크(18)를 하방으로 일정 높이 이동시킨 후 상기 케이스(2)의 높이 방향 중심축을 회전축으로 하여 일정 각도 다시 회전시키게 된다.When the coupling protrusion 32 is located on the open side of the protrusion 28, the water tank 18 is moved downward by a predetermined height, and then the central axis in the height direction of the case 2 is used as the rotation axis at a predetermined angle. rotated again.

이로 인해 상기 결합돌출부(32)는 상기 고정부(30)의 내측에 삽입되어 더 이상 회전하지 않으며, 위치가 고정된다. Due to this, the coupling protrusion 32 is inserted into the fixing part 30 and does not rotate any more, and the position is fixed.

상기 케이스(2)의 상단은 캡(cap)부(34)에 의해 개방 또는 폐쇄되는 것으로, 상기 케이스(2)의 내부에 삽입된 상기 물탱크(18)는 상기 캡부(34)에 의해 높이 방향 움직임이 고정된다.The upper end of the case 2 is opened or closed by a cap part 34 , and the water tank 18 inserted into the case 2 is moved in the height direction by the cap part 34 . movement is fixed.

상기 케이스(2)와 상기 물탱크(18)의 다른 결합 실시예로는 상기 케이스(2)와 상기 물탱크(18)의 결합 시, 상기 물탱크(18)의 외경면에 형성된 나사산과 상기 케이스(2)의 내경면에 형성된 나사산이 서로 나사 결합하여 상기 케이스(2)와 상기 물탱크(18)를 결합시키게 된다.In another coupling embodiment of the case 2 and the water tank 18 , when the case 2 and the water tank 18 are coupled, a screw thread formed on the outer diameter surface of the water tank 18 and the case The screw threads formed on the inner diameter surface of (2) are screwed to each other, thereby coupling the case 2 and the water tank 18 to each other.

이때, 상기 물탱크(18)의 외경면에 형성된 나사산은 상기 물탱크(18)의 하면 중앙부로부터 일정 길이 돌출된 원형 단면의 원판돌출부의 외경면에 형성될 수 있다.At this time, the screw thread formed on the outer diameter surface of the water tank 18 may be formed on the outer diameter surface of the circular plate protrusion of the circular cross section protruding a predetermined length from the central portion of the lower surface of the water tank 18 .

또한, 상기 케이스(2)의 내경면에 형성된 나사산은 상기 케이스(2)의 내측 바닥면 중앙부에 일정 깊이 형성된 원형 단면의 삽입홈의 내경면에 형성될 수 있다.In addition, the screw thread formed on the inner diameter surface of the case (2) may be formed on the inner diameter surface of the insertion groove of a circular cross section formed at a predetermined depth in the center of the inner bottom surface of the case (2).

상기 원판돌출부는 상기 삽입홈에 삽입되고, 이때 상기 원판돌출부의 외경면에 형성된 나사산과 상기 삽입홈의 내경면에 형성된 나사산이 나사 결합하면서 상기 케이스(2)와 상기 물탱크(18)가 결합된다.The disk protrusion is inserted into the insertion groove, and at this time, the case 2 and the water tank 18 are coupled while the screw thread formed on the outer diameter surface of the disk projection part and the screw thread formed on the inner diameter surface of the insertion groove are screwed together. .

상기 케이스(2)와 상기 물탱크(18)의 결합 상태는 상기 케이스(2)의 외측에 형성된 상태표시부에 의해 확인될 수 있다.The coupling state between the case 2 and the water tank 18 may be confirmed by a state display unit formed on the outside of the case 2 .

상기 상태표시부는 발광 부재인 엘이디(LED) 또는 소리가 울리는 알람부재일 수 있다.The status display unit may be an LED that is a light emitting member or an alarm member that sounds.

상기 케이스(2)와 상기 물탱크(18)의 결합이 완전한 상태인 경우, 상기 상태표시부는 발광 또는 소리로 결합 상태임을 알리게 된다.When the case (2) and the water tank (18) are completely coupled, the status display unit notifies the coupled status by light or sound.

상기 PV 모듈(4)은 외부로부터 입사되는 태양광을 집광하게 되는 것으로, 플렉시블(flexible)하게 형성되어 상기 캡부(34)의 외측면 및 상기 케이스(2)의 외경면 중 어느 하나 이상에 설치된다.The PV module 4 is to collect sunlight incident from the outside, is formed to be flexible, and is installed on at least one of the outer surface of the cap part 34 and the outer surface of the case 2 . .

상기 케이스(2)의 내부에는 상기 PV 모듈(4)을 포함한 상기 케이스(2)의 내부 구성을 전체적으로 제어하는 제어부(14)가 구비된다.A control unit 14 for controlling the internal configuration of the case 2 including the PV module 4 is provided inside the case 2 as a whole.

하기에서는 상기에서 설명한 전력 발생 장치를 이용한 전력 발생 방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of generating power using the above-described power generating device will be described.

도 3에는 본 발명에 따른 전력 발생 장치를 이용한 전력 발생 방법의 순서도가 도시되어 있다.3 is a flowchart of a method for generating power using a power generating device according to the present invention.

본 발명의 전력 발생 장치를 이용한 전력 발생 방법은, Power generation method using the power generation device of the present invention,

복수의 태양전지로 구성된 PV 모듈(4)이 외부로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전력을 발생시키는 단계(S100);The PV module 4 composed of a plurality of solar cells condensing sunlight incident from the outside to generate power (S100);

상기 PV 모듈(4)에서 발생된 전력이 수전해 유닛(6)으로 공급되는 단계(S200);The step of supplying the power generated by the PV module (4) to the electrolysis unit (6) (S200);

상기 수전해 유닛(6)에서 수전해 반응을 통한 수소가 생성되는 단계(S300);generating hydrogen through a water electrolysis reaction in the water electrolysis unit 6 (S300);

상기 수전해 유닛(6)에서 생성된 수소가 수소 압축기(8)로 공급되는 단계(S400);supplying the hydrogen generated in the water electrolysis unit 6 to the hydrogen compressor 8 (S400);

상기 수소 압축기(8)에서 상기 수전해 유닛(6)으로부터 공급된 수소를 압축 처리하는 단계(S500);compressing the hydrogen supplied from the water electrolysis unit 6 in the hydrogen compressor 8 (S500);

상기 수소 압축기(8)에서 압축된 상기 수소가 수소 탱크(10)에 공급되어 저장되는 단계(S600);The hydrogen compressed in the hydrogen compressor 8 is supplied to the hydrogen tank 10 and stored (S600);

상기 수소 탱크(10) 내부의 상기 수소가 연료 전지(12)로 공급되는 단계(S700);supplying the hydrogen in the hydrogen tank 10 to the fuel cell 12 (S700);

상기 연료 전지(12)에서 상기 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 단계(S800);를 포함하여 진행된다.The fuel cell 12 generates electric power by using the hydrogen (S800).

먼저, 상기 PV 모듈(4)에서 외부의 태양광을 집광하여 전력을 발생(S100)시키게 된다.First, the PV module 4 condenses external sunlight to generate electric power (S100).

상기 PV 모듈(4)에서 발생된 전력은 DC/DC 컨버터(16)에 의해 변환된 후, 상기 수전해 유닛(6)으로 공급(S200)된다.The power generated by the PV module 4 is converted by the DC/DC converter 16 and then supplied to the electrolysis unit 6 (S200).

상기 수전해 유닛(6)에서는 물을 전기분해하는 수전해 반응을 통해 수소를 생성(S300)하게 된다.The water electrolysis unit 6 generates hydrogen through a water electrolysis reaction of electrolyzing water (S300).

상기 케이스(2)의 내부에는 일정량의 물이 저장된 상기 물탱크(18)가 구비되며, 상기 물탱크(18) 내부의 물은 상기 수전해 유닛(6)의 수전해 반응 진행 시 공급된다.The water tank 18 in which a certain amount of water is stored is provided inside the case 2 , and the water in the water tank 18 is supplied when the water electrolysis unit 6 proceeds with the water electrolysis reaction.

상기 수전해 유닛(6)은 적어도 2개 이상의 수전해 장치를 포함하며, 복수 개의 상기 수전해 장치들은 서로 병렬 연결된다.The water electrolysis unit 6 includes at least two or more water electrolysis devices, and a plurality of the water electrolysis devices are connected in parallel to each other.

상기 수전해 유닛(6)에서 수전해 반응 시 수소와 산소가 생성되는데, 상기 산소는 상기 케이스(2)의 일측에 형성된 공기 배출부(20)를 통해 상기 케이스(2)의 외부로 배출되고, 상기 수소는 상기 수소 압축기(8)로 공급(S400)된다.Hydrogen and oxygen are generated during the water electrolysis reaction in the water electrolysis unit 6, and the oxygen is discharged to the outside of the case 2 through the air outlet 20 formed on one side of the case 2, The hydrogen is supplied to the hydrogen compressor 8 (S400).

상기 수소 압축기(8)에서 압축(S500)된 상기 수소는 상기 수소 탱크(10)로 공급(S600)되어 저장된다.The hydrogen compressed (S500) in the hydrogen compressor 8 is supplied to the hydrogen tank 10 (S600) and stored.

상기 수소 탱크(10) 내부의 상기 수소는 상기 연료 전지(12)로 공급(S700)된다. 상기 연료 전지(12)는 상기 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생(S800)시키게 된다.The hydrogen in the hydrogen tank 10 is supplied to the fuel cell 12 (S700). The fuel cell 12 generates electric power by using the hydrogen (S800).

상기 연료 전지(12)에서의 전력 발생 시 상기 수소와 반응하기 위한 산소가 필요하다. 상기 산소는 상기 케이의 일측에 형성된 공기흡입부(22)로부터 흡입된 산소일 수 있으며, 상기 수전해 유에서 수전해 반응 시 생성된 산소일 수도 있다.When electric power is generated in the fuel cell 12 , oxygen is required to react with the hydrogen. The oxygen may be oxygen sucked from the air intake 22 formed on one side of the K, or may be oxygen generated during the water electrolysis reaction in the water electrolyzed oil.

상기 복수의 태양전지로 구성된 PV 모듈(4)이 외부로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전력을 발생시키는 단계로부터 상기 연료 전지(12)에서 상기 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 단계에 이르기까지 상기 제어부(14)에 의해 제어되는 것으로, 상기 제어부(14)는 상기 PV 모듈(4)로부터 상기 수전해 유닛(6)으로 최대 발전 전력이 공급되도록 제어한다. From the step in which the PV module 4 composed of the plurality of solar cells collects sunlight incident from the outside to generate electric power, to the step of generating electric power by using the hydrogen in the fuel cell 12 , As being controlled by the control unit 14 , the control unit 14 controls so that the maximum generated power is supplied from the PV module 4 to the electrolysis unit 6 .

상기 제어부(14)는 추가적으로 센서부(도면부호 미도시)를 포함하도록 구현될 수 있으며, 상기 센서부는 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서 중 어느 하나 이상을 포함하도록 구성되어, 상기 케이스(2)의 내부에 장착될 수 있다.The control unit 14 may be implemented to additionally include a sensor unit (not shown), and the sensor unit is configured to include any one or more of a current sensor, a voltage sensor, and a temperature sensor, It can be mounted inside.

또한 제어부(14)는 추가적으로 유선/혹은 무선방식을 통해 외부로 데이터를 전송할 수 있는 데이터 전송부(도면부호 미도시)를 포함하도록 구현될 수 있으며, 보다 바람직하게는 블루투스나 Wi-fi 등의 무선 방식을 이용한 데이터 전송부를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the control unit 14 may additionally be implemented to include a data transmission unit (not shown) capable of transmitting data to the outside through a wired/wireless method, and more preferably wirelessly such as Bluetooth or Wi-fi. It is preferable to include a data transmission unit using the method.

보다 구체적으로, 상기 센서부를 이루는 전류/전압 센서는 상기 연료 전지(12)에 장착되어 상기 연료 전지(12)로부터 발생하는 전력 등을 모니터링할 수 있고, 추가적으로 상기 PV 모듈(4)에 장착되어 상기 PV 모듈(4)로부터 상기 DC/DC 컨버터에 공급되는 전력량 등을 모니터링 할 수 있다.More specifically, the current/voltage sensor constituting the sensor unit is mounted on the fuel cell 12 to monitor power generated from the fuel cell 12 , and is additionally mounted on the PV module 4 to It is possible to monitor the amount of power supplied from the PV module 4 to the DC/DC converter.

또한, 상기 온도 센서는 상기 연료 전지(12) 및/또는 상기 수소 탱크(10)에 장착되어 상기 연료 전지(12) 및/또는 수소 탱크(10)의 온도를 모니터링하여, 상기 연료 전지(12)의 열화나, 상기 수소 탱크(10)의 동작 온도가 벗어나는지 여부를 상기 제어부(14)가 판단하도록 할 수 있다.In addition, the temperature sensor is mounted on the fuel cell 12 and/or the hydrogen tank 10 to monitor the temperature of the fuel cell 12 and/or the hydrogen tank 10, so that the fuel cell 12 The control unit 14 may determine whether the deterioration of the hydrogen tank 10 or the operating temperature of the hydrogen tank 10 deviate.

보다 구체적으로, 상기 제어부(14)는 상기 연료 전지(12)에 설치된 상기 센서부들의 데이터값에 기초하여, 상기 연료 전지(12)의 생성한 전력값과 온도값을 동시에 보면서, 상기 온고값이 임계기준치보다 높은 경우에는 상기 연료 전지(12)의 열화가 심하다고 가정하여 이를 상기 연료 전지(12)의 일시적인 폴트(fault)로 추정하여 상기 연료 전지(12)의 상기 수소를 이용한 전력 발생 단계를 중지하라는 명령을 전송할 수 있다. 즉, 이러한 제어부(14)의 수소 이용 전력 발생 중지를 통해 상기 연료 전지(12)의 영구적인 고장 등을 방지할 수 있다.More specifically, the control unit 14 simultaneously views the power value and the temperature value generated by the fuel cell 12 based on the data values of the sensor units installed in the fuel cell 12 , and the temperature value is If it is higher than the threshold value, it is assumed that the deterioration of the fuel cell 12 is severe, and this is estimated as a temporary fault of the fuel cell 12 , and the step of generating electric power using the hydrogen of the fuel cell 12 is stopped. command can be sent. That is, it is possible to prevent a permanent failure of the fuel cell 12 by stopping the generation of electric power using hydrogen by the control unit 14 .

또한 추가적으로, 상기 수소 탱크(10)의 온도데이터 또한 상기 센서부를 통해 습득하여, 상기 제어부(14)는 상기 수소 탱크(10)의 온도 데이터가 적정한 동작 범위를 벗어나는 경우, 상기 제어부(14)를 통해 역시 연료 전지(12)의 전력 발생이나 상기 수소 탱크(10)의 다른 동작을 멈추도록 할 수 있다.In addition, the temperature data of the hydrogen tank 10 is also acquired through the sensor unit, and the control unit 14 is configured to, when the temperature data of the hydrogen tank 10 is out of an appropriate operating range, through the control unit 14 . Also, power generation of the fuel cell 12 or other operations of the hydrogen tank 10 may be stopped.

또한, 추가적으로, 상기 제어부(14)가 상기 PV 모듈(4)에 부착된 전류/전압 센서를 활용해서 전력량을 모니터링하게 함으로써 상술한 최대 발전 전력이 수전해 유닛(6)으로 공급되는 시간 정보 및 그 때의 전력량 등을 저장하도록 할 수 있다. 이러한 저장된 전력값과 시간 정보 등이 시계열적으로 누적되게 되면 상기 제어부(14)는 상술한 상기 데이터 전송부를 통해 외부의 데이터 처리 수단(예를 들어 서버)등에 해당 시계열적으로 누적된 전략값과 시간 정보 등과 같은 전력 데이터들을 전송할 수 있다.In addition, by having the control unit 14 monitor the amount of power using a current/voltage sensor attached to the PV module 4 , the time information at which the above-described maximum generated power is supplied to the electrolysis unit 6 and its It is possible to store the amount of power at the time. When the stored power value and time information are accumulated in time series, the control unit 14 transmits the strategic value and time accumulated in the time series to an external data processing means (for example, a server) through the above-described data transmission unit. Power data such as information may be transmitted.

상기 외부의 데이터 처리수단은 상기 전송받은 전력 데이터들을 분석하거나, RNN과 같은 인공지능 신경망을 통해 학습시킴으로써, 상기 PV 모듈(4)의 예상 발전 전력량 등을 추정하도록 할 수 있다.The external data processing means analyzes the received power data or by learning through an artificial intelligence neural network such as RNN, it is possible to estimate the expected power generation amount of the PV module 4 .

상기 케이스(2)에는 상기 연료 전지(12)에서 발생된 전력을 외부장치에 공급하기 위한 외부 장치 연결단자(24)가 구성된다.An external device connection terminal 24 for supplying electric power generated by the fuel cell 12 to an external device is configured in the case 2 .

상기 전력 발생 장치는 컴팩트한 사이즈로 형성되어 휴대가 가능하기 때문에 전력 공급이 필요한 다양한 장소에서 독립 전원으로 활용될 수 있다.Since the power generating device has a compact size and is portable, it can be used as an independent power source in various places requiring power supply.

예를 들어, 상기 외부 장치(26)는 휴대폰일 수 있으며, 상기 외부 장치 연결단자(24)와 상기 휴대폰을 연결하는 연결선을 통해 상기 연료 전지(12)에서 발생된 전력을 상기 휴대폰에 공급할 수 있다.For example, the external device 26 may be a mobile phone, and the power generated from the fuel cell 12 may be supplied to the mobile phone through a connection line connecting the external device connection terminal 24 and the mobile phone. .

또한, 상기 PV 모듈(4), 상기 수전해 유닛(6), 상기 수소 탱크(10), 상기 연료 전지(12) 등의 용량을 조절하여 원하는 용량의 전력을 발생시킬 수 있다.In addition, by adjusting the capacities of the PV module 4 , the water electrolysis unit 6 , the hydrogen tank 10 , and the fuel cell 12 , power of a desired capacity may be generated.

따라서, 상기 외부 장치(26)는 크기와 상관없이 전력 공급이 필요한 여러 가지 장치일 수 있으며, 예를 들어, 보조배터리, 소형 발전장치, 전기 자동차용 비상 연료장치, 수상용 연료장치, 캠핑용 연료 장치 등을 포함할 수 있다.Therefore, the external device 26 may be various devices that require power supply regardless of size, for example, an auxiliary battery, a small power generator, an emergency fuel device for an electric vehicle, a water fuel device, and a fuel for camping. devices, and the like.

본 발명의 전력 발생 장치는 별도의 1차 에너지원 공급이 필요하지 않고, 물과 햇빛만을 이용하기 때문에 언제 어디서든 전력 생산이 가능한 친환경 전력 생산 장치이다.The power generating device of the present invention is an eco-friendly power generating device capable of generating power anytime, anywhere because it does not require a separate primary energy source supply and uses only water and sunlight.

따라서, 기존의 화석 연료를 개질하여 수소를 생산하는 과정 중 발생되는 온실가스나 이산화탄소를 배출하는 문제를 해결할 수 있다. Therefore, it is possible to solve the problem of emitting greenhouse gases or carbon dioxide generated during the process of producing hydrogen by reforming existing fossil fuels.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the technical field will And it will be understood that the present invention can be variously modified and changed without departing from the technical scope.

2 : 케이스
4 : PV 모듈
6 : 수전해 유닛
8 : 수소 압축기
10 : 수소 탱크
12 : 연료 전지
14 : 제어부
16 : DC/DC 컨버터
18 : 물탱크
20 : 공기 배출부
22 : 공기 흡입부
24 : 외부 장치 연결단자
26 : 외부 장치
28 : 돌출부
30 : 고정부
32 : 결합돌출부
34 : 캡부2: Case
4: PV module
6: water electrolysis unit
8: hydrogen compressor
10: hydrogen tank
12: fuel cell
14: control unit
16: DC/DC converter
18: water tank
20: air outlet
22: air intake
24: external device connector
26: external device
28: protrusion
30: fixed part
32: coupling protrusion
34: cap part

Claims

In the electric power generating device for producing hydrogen by water electrolysis with electric power obtained through sunlight,
A case in which a space is formed therein in the shape of a cup or tumbler;
PV (Photovoltaic) module composed of a plurality of solar cells;
a water electrolysis unit provided inside the case, receiving power from the PV module and generating hydrogen through a water electrolysis reaction;
a hydrogen compressor provided inside the case and compressing the hydrogen supplied from the water electrolysis unit;
a hydrogen tank provided inside the case and storing the hydrogen compressed by the hydrogen compressor; and
a fuel cell provided inside the case and generating predetermined electric power using the hydrogen stored in the hydrogen tank;
a water tank provided inside the case and storing a predetermined amount of water to be supplied to the water electrolysis unit;
The water tank is detachably coupled to the case
A solar-hydrogen-based portable power generator.

According to claim 1,
In the case, on the inner diameter surface of a certain height part,
a ring-shaped protrusion with one open side; and
A fixing part formed on the lower surface of one open side of the protrusion to form a 'C'-shaped cross-section with the lower surface of the protrusion;
A solar-hydrogen-based portable power generator.

3. The method of claim 2,
A solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that a coupling protrusion is formed on one side of an outer diameter surface of a predetermined height portion of the water tank.

4. The method of claim 3,
When the case and the water tank are combined,
The coupling protrusion is solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that it is inserted inside the fixing part.

According to claim 1,
When the case and the water tank are combined,
A solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that the screw thread formed on the outer diameter surface of the water tank is screwed with the screw thread formed on the inner diameter surface of the case.

According to claim 1,
A solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that the coupling state between the case and the water tank is confirmed by a state display unit formed on the outside of the case.

7. The method of claim 6,
The status display unit is an LED (LED), characterized in that the solar-hydrogen-based portable power generation device.

7. The method of claim 6,
Solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that the status display unit is an alarm member.

According to claim 1,
Solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that the upper end of the case is opened or closed by a cap part.

10. The method of claim 9,
The PV (Photovoltaic) module is a solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that it is formed to be flexible.

11. The method of claim 10,
The PV (Photovoltaic) module is solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that installed on the outer surface of the cap.

11. The method of claim 10,
The PV (Photovoltaic) module is a solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that it is installed on the outer surface of the case.

The method of generating power using the solar-hydrogen-based portable power generating device according to any one of claims 1 to 12,
A PV module composed of a plurality of solar cells condensing sunlight incident from the outside to generate electric power;
supplying the power generated by the PV module to the electrolysis unit;
generating hydrogen through a water electrolysis reaction in the water electrolysis unit;
supplying hydrogen generated in the water electrolysis unit to a hydrogen compressor;
compressing the hydrogen supplied from the water electrolysis unit in the hydrogen compressor;
storing the hydrogen compressed in the hydrogen compressor by being supplied to a hydrogen tank;
supplying the hydrogen in the hydrogen tank to a fuel cell;
In the fuel cell, generating a predetermined electric power using the hydrogen;
A method of generating electricity using a solar-hydrogen-based portable power generating device, characterized in that