KR20220145713A - Fuel cell and vessel comprising the same - Google Patents

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Abstract

A fuel cell system according to the present invention generates electricity using fuel and air including hydrogen, and includes: a fuel cell including a fuel electrode, a solid electrolyte, an air electrode, and a plurality of current collectors; a power supply unit for supplying power to the current collector; and an inert gas supply unit for supplying inert gas to the fuel cell, wherein at least one of the plurality of current collectors is made of metal and generates heat as power is supplied.

Description

연료전지 및 이를 포함하는 선박{Fuel cell and vessel comprising the same}Fuel cell and vessel comprising the same

본 발명은 연료전지 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell and a ship including the same.

일반적으로 선박은 디젤유를 이용하여 구동력을 발생시키는 디젤엔진, LNG와 같은 가스를 이용하여 구동력을 발생시키는 가스엔진, 디젤유와 가스를 혼용하여 구동력을 발생시키는 이종연료엔진(Dual Fuel Engine) 등을 사용하여 추진한다.In general, ships use diesel engines to generate driving power using diesel oil, gas engines to generate driving power using gas such as LNG, and dual fuel engines to generate driving power by mixing diesel oil and gas. is promoted using

최근에는 IMO 환경규제 강화에 따른 친환경/고효율 엔진에 대한 요구가 증대하면서, 다양한 연료를 이용한 추진시스템에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, 선박에서 배출되는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등과 같은 환경오염물질의 배출량을 감소시키면서 추진할 수 있는 기술들이 연구되고 있다.Recently, as the demand for eco-friendly/high-efficiency engines increases due to the strengthening of IMO environmental regulations, research on propulsion systems using various fuels is being actively conducted. In particular, technologies that can be promoted while reducing the emission of environmental pollutants such as sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) emitted from ships are being studied.

종래 기술에 따른 선박은 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등과 같은 환경오염물질의 배출량을 감소시키기 위해 Scrubber, SCR 등과 같은 환경오염물질 저감장치를 설치하였다. 그러나, 종래 기술에 따른 선박은 환경규제가 점점 강화됨에 따라 환경오염물질 저감장치만으로는 환경규제를 만족시킬 수 없는 문제가 있다. 환경규제가 강화될수록 환경오염물질 저감장치의 처리용량이 커져야 하는데, 처리용량은 저감장치의 크기에 비례하기 때문이다. Ships according to the prior art have installed environmental pollutant reduction devices such as scrubbers and SCRs in order to reduce the emission of environmental pollutants such as sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx). However, there is a problem in that ships according to the prior art cannot satisfy the environmental regulations only with the environmental pollutant reduction device as the environmental regulations are gradually strengthened. As environmental regulations are strengthened, the processing capacity of the environmental pollutant reduction device should be increased, because the processing capacity is proportional to the size of the reduction device.

공간이 제한적인 선박에서 환경오염물질 저감장치가 차지하는 비율이 높아지면, 상대적으로 화물을 선적하는 공간이나 사람을 태우기 위한 공간이 감소될 뿐만 아니라 저감장치의 무게로 인해 연비도 증가되기 때문에 비효율적이다. 따라서, 환경 친화적이면서 고효율로 추진할 수 있는 선박에 대한 개발이 절실히 필요한 실정이며, 기존 연료 대비 환경 오염을 저감하기 위해 연료전지의 도입이 연구되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지(SOFC)는 이러한 연료전지 중 하나로서 연료와 전해질의 선택폭이 넓으면서 우수한 운전 효율을 나타내는 장점이 있어 선박에 적용하기 위한 모듈화 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 고체산화물 연료전지는 500 내지 1,000℃에 이르는 고온 조건에서 운전하기 때문에 연료전지 모듈 내부 또는 선박 내에 연료를 연소하는 버너 등 별도의 가열장치를 마련하여 연료전지 내부를 가열해주어야 하는 문제가 있었다.In a ship with limited space, if the proportion of environmental pollutant reduction devices increases, it is inefficient because not only the space for loading cargo or people is relatively reduced, but also fuel economy increases due to the weight of the reduction device. Therefore, the development of environmentally friendly and highly efficient ships is urgently needed, and the introduction of fuel cells is being studied to reduce environmental pollution compared to existing fuels. In particular, a solid oxide fuel cell (SOFC), as one of these fuel cells, has a wide selection of fuel and electrolyte and has the advantage of exhibiting excellent operating efficiency. However, since the solid oxide fuel cell operates at a high temperature of 500 to 1,000° C., there is a problem in that a separate heating device such as a burner for burning fuel inside the fuel cell module or in a ship must be provided to heat the inside of the fuel cell.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료전지 내부의 집전체에 전력을 공급하여 발생하는 열로 연료전지 내부를 가열하여, 버너 등 별도의 가열장치를 생략할 수 있는 연료전지 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to heat the inside of the fuel cell with heat generated by supplying power to a current collector inside the fuel cell, and to provide a separate heating device such as a burner. To provide a fuel cell system that can be omitted and a ship including the same.

또한, 본 발명의 목적은 연료전지의 집전체에 전력을 공급함에 따른 산화를 방지하여 연료전지 효율 저감을 예방할 수 있는 연료전지 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of preventing a reduction in fuel cell efficiency by preventing oxidation caused by supplying power to a current collector of a fuel cell, and a ship including the same.

본 발명의 일 측면에 따른 연료전지 시스템은, 수소를 포함하는 연료 및 공기를 이용하여 전기를 생산하는 것으로서, 연료극, 고체 전해질, 공기극 및 복수 개의 집전체를 포함하는 연료전지, 상기 집전체에 전력을 공급하는 전력 공급부, 및 상기 연료전지에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부를 포함하며, 상기 복수 개의 집전체 중 적어도 하나는 금속으로 마련되어 전력이 공급됨에 따라 발열하는 것이다.A fuel cell system according to an aspect of the present invention generates electricity using a fuel containing hydrogen and air, and a fuel cell including a fuel electrode, a solid electrolyte, an air electrode and a plurality of current collectors, and electric power to the current collector. and an inert gas supply unit for supplying an inert gas to the fuel cell, wherein at least one of the plurality of current collectors is made of metal and generates heat as power is supplied.

구체적으로, 상기 연료전지 시스템은, 연료 공급부로부터 공급되는 연료를 상기 연료극으로 공급하는 연료극 공급라인, 공기 공급부로부터 공급되는 공기를 상기 공기극으로 공급하는 공기극 공급라인, 및 상기 연료극 공급라인 및 상기 공기극 공급라인 중 적어도 하나에 연결되어 불활성가스를 공급하는 불활성가스 주입라인을 더 포함할 수 있다.Specifically, the fuel cell system includes an anode supply line for supplying fuel supplied from a fuel supply unit to the anode, a cathode supply line for supplying air supplied from an air supply unit to the cathode, and the anode supply line and the cathode supply. It may further include an inert gas injection line connected to at least one of the lines for supplying an inert gas.

구체적으로, 상기 복수 개의 집전체는, 상기 연료극에 접하여 집전하는 금속 소재의 연료극 집전체, 및 상기 공기극에 접하여 집전하는 금속 또는 세라믹 소재의 공기극 집전체를 포함할 수 있다.Specifically, the plurality of current collectors may include an anode current collector made of a metal material for collecting current in contact with the anode, and a cathode current collector made of a metal or ceramic material for collecting current in contact with the cathode.

구체적으로, 상기 공기극 집전체는 세라믹으로 마련되며, 상기 불활성가스 주입라인은 상기 연료극 공급라인에 연결되는 것일 수 있다.Specifically, the cathode current collector may be made of ceramic, and the inert gas injection line may be connected to the anode supply line.

구체적으로, 상기 연료전지 시스템은, 상기 연료전지의 초기 구동시, 상기 전력 공급부를 구동하여 상기 집전체에 전력을 공급하고, 상기 불활성가스 공급부를 구동하여 상기 집전체에 불활성가스를 공급하는 것일 수 있다.Specifically, in the fuel cell system, when the fuel cell is initially driven, the power supply unit is driven to supply power to the current collector, and the inert gas supply unit is driven to supply the inert gas to the current collector. have.

구체적으로, 상기 연료전지 시스템은, 상기 연료전지 내부의 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면, 상기 전력공급부와 상기 불활성가스 공급부의 구동을 중단하고, 상기 연료전지에 연료와 공기를 공급하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Specifically, the fuel cell system may further include a controller configured to stop driving the power supply unit and the inert gas supply unit and supply fuel and air to the fuel cell when the internal temperature of the fuel cell is higher than or equal to a predetermined temperature. may include

또한, 본 발명의 일 측면은 전술한 본 발명에 따른 연료전지 시스템을 포함하는 선박에 관한 것으로, 상기 전력 공급부는 상기 선박의 발전엔진일 수 있다.In addition, one aspect of the present invention relates to a ship including the fuel cell system according to the present invention described above, and the power supply unit may be a power generation engine of the ship.

본 발명에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 내부에 마련되는 집전체에 전력을 공급함에 따라 발생하는 열로 연료전지 내부를 가열하여, 연료전지 시스템 및 이를 포함하는 선박 내부에 연료전지의 가열을 위한 수단의 설치를 생략할 수 있게 되어 공간 배치상의 이점을 극대화할 수 있다.The fuel cell system according to the present invention heats the inside of the fuel cell with heat generated by supplying electric power to a current collector provided inside the fuel cell, so that the fuel cell system and means for heating the fuel cell in a ship including the same are used. It is possible to omit the installation, thereby maximizing the advantage of space arrangement.

또한, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은 집전체에 전력 공급시 연료전지 내부에 불활성가스를 주입하여 집전체의 산화를 방지하여 연료전지의 효율 저하를 방지할 수 있다.In addition, the fuel cell system according to the present invention can prevent oxidation of the current collector by injecting an inert gas into the fuel cell when power is supplied to the current collector, thereby preventing a decrease in the efficiency of the fuel cell.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택 반복단위를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 내부를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a repeating unit of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating the inside of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numbers to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are given the same number as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하에서, 고압, 저압, 고온, 저온, 고부하, 저부하 및 유량은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.Hereinafter, it should be noted that high pressure, low pressure, high temperature, low temperature, high load, low load, and flow rate are relative and do not represent absolute values.

이하에서, 연료전지에 공급하기 위한 연료는 수소일 수 있으며, 천연가스, 석탄가스, 석유가스, 에탄, 에탄올, 메탄올과 같이 수소를 포함하는 탄화수소와 같이 수소 원자를 포함하는 화합물, 혼합물이거나 암모니아 등을 포괄하여 의미할 수 있다. 나아가, 수소를 포함하는 화합물을 개질하여 수소 가스를 생성하는 데에 이용되는 스팀 또한 연료로 지칭한다.Hereinafter, the fuel for supplying the fuel cell may be hydrogen, and a compound containing hydrogen atoms, such as a hydrocarbon containing hydrogen such as natural gas, coal gas, petroleum gas, ethane, ethanol, methanol, or a mixture or ammonia, etc. can mean encompassing Furthermore, steam used for reforming a compound containing hydrogen to produce hydrogen gas is also referred to as fuel.

이하에서, 전술한 것과 같은 연료와 연료전지에 공급하기 위한 공기는 유체로 지칭할 수 있다.Hereinafter, the above-described fuel and air to be supplied to the fuel cell may be referred to as a fluid.

이하에서, 연료전지는 상기와 같은 연료 등에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소를 전기화학 반응에 의해서 직접 전기에너지로 변환시키는 고효율의 청정발전 시스템을 의미한다. 즉, 연료전지는 수소가 포함된 연료를 이용하여 전기를 생산하는 것일 수 있다. 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 분류될 수 있는데, 본 발명에서 예시하는 연료전지는 500 내지 1000℃의 고온 조건에서 발전하는 것으로, 고체산화물(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) 연료전지 또는 용융탄산염 연료전지(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a fuel cell refers to a high-efficiency clean power generation system that directly converts hydrogen contained in the fuel and oxygen in the air into electric energy through an electrochemical reaction. That is, the fuel cell may be to generate electricity using fuel containing hydrogen. Fuel cells may be classified according to the type of electrolyte used. The fuel cell exemplified in the present invention generates power at a high temperature of 500 to 1000° C., and is a solid oxide (SOFC) fuel cell or molten carbonate. It may be a fuel cell (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), but is not limited thereto.

이하에서, 선박은 운반하는 컨테이너선, 상선, 해양에서 천연 가스를 생산할 수 있는 선박뿐만 아니라 가스 플랫폼과 해양 부유물을 비롯한 해양 구조물을 모두 포괄하는 표현임을 알려둔다.Hereinafter, it is noted that a vessel is an expression that encompasses not only a shipping container ship, a commercial vessel, a vessel capable of producing natural gas in the ocean, but also an offshore structure including a gas platform and an offshore float.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료전지 시스템(1)은 연료전지(10), 공기 공급부(20), 연료 공급부(30), 불활성가스 공급부(40), 제어부(50), 전력 공급부(60) 등을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a fuel cell system 1 according to the present embodiment includes a fuel cell 10 , an air supply unit 20 , a fuel supply unit 30 , an inert gas supply unit 40 , a control unit 50 , and a power supply unit. (60) and the like.

연료전지(10)는 하우징(도시하지 않음) 내부에 후술할 연료전지 셀, 밀봉재, 집전체 등을 포함하는 연료전지 스택 반복단위를 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 연료전지(10)는 내부에 공기 공급부(20)로부터 공급되는 공기와 연료 공급부(30)로부터 공급되는 연료 및 연료전지에서 배출되는 가스가 연통하기 위한 유로와 연료전지(10)에서 생산된 전기를 연료전지 시스템(1)의 외부로 전달하기 위한 전선을 더 포함할 수 있다.The fuel cell 10 may include a fuel cell stack repeating unit including a fuel cell cell, a sealing material, a current collector, and the like, which will be described later, inside a housing (not shown). Although not shown, the fuel cell 10 has a flow path through which the air supplied from the air supply unit 20 and the fuel supplied from the fuel supply unit 30 and the gas discharged from the fuel cell communicate with each other in the fuel cell 10 . A wire for transmitting the generated electricity to the outside of the fuel cell system 1 may be further included.

연료전지(10)에는 공기 공급부(20)로부터 공급되는 공기를 연료전지 셀의 공기극에 전달하기 위한 공기극 유입구(11), 공기극에서 반응하거나 반응하지 않고 배출되는 공기를 연료전지(10) 외부로 배출시키기 위한 공기극 유출구(12), 연료 공급부(30)로부터 공급되는 연료를 연료전지 셀의 연료극에 전달하기 위한 연료극 유입구(13) 및 연료극에서 반응한 반응물과 반응하지 않고 배출되는 미반응 연료를 연료전지(10) 외부로 배출시키기 위한 연료극 유출구(14)를 포함할 수 있다. 공기극 유입구(11)는 공기극 공급라인(L1)을 통해 공기 공급부(20)에 연결되며, 공기극 유출구(12)는 공기극 배출라인(L2)에 연결될 수 있다. 연료극 유입구(13)는 연료극 공급라인(L3)을 통해 연료 공급부(30)에 연결되며, 연료극 유출구(14)는 연료극 배출라인(L4)에 연결될 수 있다.The fuel cell 10 has an air electrode inlet 11 for delivering air supplied from the air supply unit 20 to the cathode of the fuel cell, and the air that reacts or does not react at the cathode is discharged to the outside of the fuel cell 10 . The cathode outlet 12 for discharging the fuel, the anode inlet 13 for delivering the fuel supplied from the fuel supply unit 30 to the anode of the fuel cell, and the unreacted fuel discharged without reacting with the reactants reacted at the fuel cell (10) may include an anode outlet 14 for discharging to the outside. The cathode inlet 11 may be connected to the air supply unit 20 through the cathode supply line L1 , and the cathode outlet 12 may be connected to the cathode discharge line L2 . The anode inlet 13 may be connected to the fuel supply unit 30 through the anode supply line L3 , and the anode outlet 14 may be connected to the anode discharge line L4 .

공기 공급부(20)는 연료전지 시스템(1)의 외부로부터 공기를 연료전지(10)에 공급하기 위한 수단일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 공기 공급부(20)는 선박 내에 마련되는 산소 생성기일 수 있다. 공기 공급부(20)로부터 공급되는 공기는 공기극 공급라인(L1)을 따라 공기극 유입구(11)를 거쳐 연료전지(10) 내부로 공급될 수 있다. 공기극 공급라인(L1)에는 공기 공급부(20)로부터 공급되는 공기의 유량을 제어하기 위한 밸브가 마련될 수 있으며, 공기극 공급라인(L1)은 연료전지(10)에서 전력을 생산하는 경우에 한해 공기를 공급할 수 있다.The air supply unit 20 may be a means for supplying air from the outside of the fuel cell system 1 to the fuel cell 10 , but is not limited thereto. For example, the air supply unit 20 may be an oxygen generator provided in the ship. Air supplied from the air supply unit 20 may be supplied into the fuel cell 10 through the cathode inlet 11 along the cathode supply line L1 . A valve for controlling the flow rate of air supplied from the air supply unit 20 may be provided in the cathode supply line L1 , and the cathode supply line L1 is provided with air only when the fuel cell 10 produces power. can supply

연료 공급부(30)는 선박 내에 마련되어, 선박에 저장된 연료를 연료전지(10)로 공급할 수 있다. 연료 공급부(30)로부터 공급되는 수소나 수소를 포함하는 연료는 연료극 공급라인(L3)을 따라 연료극 유입구(13)를 거쳐 연료전지(10) 내부로 공급될 수 있다. 연료극 공급라인(L3)에는 연료 공급부(30)로부터 공급되는 공기의 유량을 제어하기 위한 밸브가 마련될 수 있으며, 연료극 공급라인(L3)은 연료전지(10)에서 전력을 생산하는 경우에 한해 연료를 공급할 수 있다.The fuel supply unit 30 may be provided in the ship and supply fuel stored in the ship to the fuel cell 10 . Hydrogen supplied from the fuel supply unit 30 or fuel including hydrogen may be supplied into the fuel cell 10 through the anode inlet 13 along the anode supply line L3 . A valve for controlling the flow rate of the air supplied from the fuel supply unit 30 may be provided in the anode supply line L3 , and the anode supply line L3 is provided with fuel only when the fuel cell 10 produces power. can supply

불활성가스 공급부(40)는 질소, 아르곤, 이산화탄소 등 폭발 위험이 낮고 반응성이 낮은 불활성가스를 생산, 저장하였다가 연료전지(10)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 불활성가스 공급부(40)는 선박 내에 마련되는 불활성가스 생성기(IGG)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 불활성가스 공급부(40)는 불활성가스 주입라인(L5)을 통해 불활성가스를 연료전지(10) 내로 공급할 수 있다. 구체적으로, 불활성가스 주입라인(L5)은 공기극 공급라인(L1)과 연료극 공급라인(L3) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 불활성가스 주입라인(L5)은 공기극 공급라인(L1)과 연료극 공급라인(L3)에서 각각 공기와 연료를 공급하지 않는 경우에, 불활성가스를 공기극 공급라인(L1)을 통해 공기극 유입구(11)로 공급하거나 연료극 공급라인(L3)을 통해 연료극 유입구(13)로 공급하거나 모든 유입구를 이용하여 공급하는 것일 수 있다.The inert gas supply unit 40 may produce and store an inert gas having a low risk of explosion and low reactivity, such as nitrogen, argon, and carbon dioxide, and then supply it to the fuel cell 10 . For example, the inert gas supply unit 40 may be an inert gas generator (IGG) provided in the ship, but is not limited thereto. The inert gas supply unit 40 may supply the inert gas into the fuel cell 10 through the inert gas injection line L5 . Specifically, the inert gas injection line L5 may be connected to at least one of the cathode supply line L1 and the anode supply line L3. The inert gas injection line L5 supplies the inert gas to the cathode inlet 11 through the cathode supply line L1 when air and fuel are not supplied from the cathode supply line L1 and the anode supply line L3, respectively. It may be supplied or supplied to the anode inlet 13 through the anode supply line L3, or supplied using all inlets.

도시하지 않았으나, 연료전지(10)의 내부에는 연료전지 스택의 온도를 감지하기 위한 온도 센서가 마련될 수 있으며, 연료전지(10)의 외부에는 연료전지 스택의 온도에 따라 연료전지(10)로 공급되는 공기, 연료 및 불활성가스의 유량을 제어하는 제어부(50)와 연료전지(10)에 전력을 공급하는 전력 공급부(60)가 마련될 수 있다. Although not shown, a temperature sensor for sensing the temperature of the fuel cell stack may be provided inside the fuel cell 10 . A control unit 50 for controlling flow rates of supplied air, fuel, and inert gas and a power supply unit 60 for supplying power to the fuel cell 10 may be provided.

제어부(50)는 연료전지(10)의 운전 여부, 연료전지(10) 내부 온도, 요구되는 발전량에 대한 정보를 수신하여, 연료전지(10)로 공급되는 공기, 연료 및 불활성가스의 유량과 전력 공급부(60)로부터 연료전지(10)에 공급되는 전력의 양을 제어할 수 있다. The controller 50 receives information on whether the fuel cell 10 is operating, the internal temperature of the fuel cell 10, and the required amount of power generation, and the flow rate and power of air, fuel and inert gas supplied to the fuel cell 10 . The amount of power supplied from the supply unit 60 to the fuel cell 10 may be controlled.

전력 공급부(60)는 연료전지(10)로 전력을 공급하여 연료전지(10) 스택을 가열하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 선박의 전력 생산 및 저장 수단일 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부(60)는 선박의 발전엔진이거나, 선박 내에 마련되는 에너지 저장부(도시하지 않음)일 수 있으며, 선박의 전력 계통에 연결되는 것일 수 있다. 전력 공급부(60)는 전력 공급라인(E)을 통해 연료전지(10)에 연결될 수 있다.The power supply unit 60 may supply power to the fuel cell 10 to heat the fuel cell 10 stack, and may preferably be a means of generating and storing power in a ship. For example, the power supply unit 60 may be a power generation engine of a ship or an energy storage unit (not shown) provided in the ship, and may be connected to the power system of the ship. The power supply unit 60 may be connected to the fuel cell 10 through a power supply line (E).

제어부(50)는 온도 센서에서 감지한 연료전지(10) 내부의 온도에 대한 정보를 수신하여, 연료전지(10) 스택의 온도가 미리 정해진 온도보다 낮으면 연료전지(10)를 운전하지 않고 연료전지(10) 내부를 가열할 수 있다. 예를 들어, 연료전지(10)가 고체산화물 연료전지인 경우, 연료전지(10)를 초기 구동하거나, 연료전지(10)의 스택의 온도가 500℃보다 낮아지면 제어부(50)는 공기 공급부(20)와 연료 공급부(30) 중 하나 이상의 구동을 중지하여 연료전지(10)의 구동을 중지할 수 있으며, 공기 공급부(20)로부터 공기극 공급라인(L1)으로 공급되는 공기의 유량, 연료 공급부(30)로부터 연료극 공급라인(L3)으로 공급되는 연료의 유량 중 적어도 하나의 유량을 감소시키거나 차단할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 전력 공급부(60)를 구동하여 전력 공급라인(E)을 통해 전력을 연료전지(10)에 공급할 수 있다.The control unit 50 receives information on the internal temperature of the fuel cell 10 sensed by the temperature sensor, and when the temperature of the fuel cell 10 stack is lower than a predetermined temperature, the fuel cell 10 is not operated and fuel The inside of the battery 10 may be heated. For example, when the fuel cell 10 is a solid oxide fuel cell, when the fuel cell 10 is initially driven or the temperature of the stack of the fuel cell 10 is lower than 500° C., the control unit 50 controls the air supply unit ( The driving of the fuel cell 10 may be stopped by stopping the driving of at least one of 20) and the fuel supply unit 30, and the flow rate of air supplied from the air supply unit 20 to the cathode supply line L1, the fuel supply unit ( 30) may reduce or block the flow rate of at least one of the flow rates of fuel supplied to the anode supply line L3. In addition, the control unit 50 may drive the power supply unit 60 to supply power to the fuel cell 10 through the power supply line (E).

전력 공급부(60)에서 연료전지(10)에 전력을 공급하는 경우, 전력 공급부(60)는 연료전지(10) 내부의 집전체, 집전판, 연결재 및 매니폴드 중 적어도 하나에 전력을 공급할 수 있다. 상기 집전체, 집전판, 연결재 및 매니폴드는 도전성이 있고, 고유의 저항에 의해 전류가 흐름에 따라 열이 발생하는 것으로 금속 소재 또는 세라믹 소재로 이루어진 것일 수 있다. 바람직하게는 전력 공급부(60)는 연료전지(10) 내부의 집전판에 전력을 공급하는 것일 수 있고, 집전판에 전류가 흐름에 따라 발생하는 열에 의해 연료전지(10) 내부가 가열되는 것일 수 있다. When the power supply unit 60 supplies power to the fuel cell 10 , the power supply unit 60 may supply power to at least one of a current collector, a current collector plate, a connecting material, and a manifold inside the fuel cell 10 . . The current collector, the current collector plate, the connecting material, and the manifold have conductivity and generate heat as current flows due to intrinsic resistance, and may be made of a metal material or a ceramic material. Preferably, the power supply unit 60 may supply power to the current collector plate inside the fuel cell 10, and the inside of the fuel cell 10 may be heated by heat generated as current flows in the current collector plate. have.

이때, 전력 공급부(60)에 의해 전력을 공급받는 대상이 금속 소재로 이루어진 경우에는, 전류가 흐르고 발열함에 따라 금속의 적어도 일부가 산화되는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 집전체가 금속인 경우, 전력을 공급하여 열을 발생시킴에 따라 표면에 금속 산화물이 형성되어 축적될 수 있으며, 이는 집전체의 파손이나 뒤틀림을 유발하여 연료전지(10) 스택의 적층구조를 손상시킬 수 있다. 연료전지(10) 스택의 적층구조 손상시 연료전지(10)의 전력 생산 효율이 저하될 뿐만 아니라, 연료전지(10)의 하우징이 파손되거나, 연료전지(10) 스택에 마련되는 유체의 유로가 손상되는 경우 화재가 발생할 위험이 있다.In this case, when the object supplied with power by the power supply unit 60 is made of a metal material, a problem in that at least a portion of the metal is oxidized as a current flows and heat is generated may occur. For example, when the current collector is a metal, metal oxides may be formed and accumulated on the surface as heat is generated by supplying power, which may cause damage or distortion of the current collector and thus the fuel cell 10 stack. It may damage the laminated structure. When the stacked structure of the fuel cell 10 stack is damaged, the power production efficiency of the fuel cell 10 is reduced, the housing of the fuel cell 10 is damaged, or the flow path of the fluid provided in the fuel cell 10 stack is reduced. There is a risk of fire if damaged.

본 발명은 연료전지(10)에 전력 공급시, 연료전지(10) 내부로 불활성가스를 공급하여 연료전지(10)를 보호할 수 있다. 제어부(50)는 전력 공급부(60)를 통해 연료전지(10)에 전력을 공급하는 경우, 불활성가스 공급부(40)로부터 공급되는 불활성가스를 연료전지(10) 내부로 공급할 수 있다. 연료전지(10) 내부의 유로는 공기와 연료 대신 불활성가스로 충전되어 화학적 반응성이 낮은 분위기가 조성될 수 있으며, 이러한 분위기 하에서는 전력 공급에 따라 열이 발생하더라도 금속 소재가 산화되는 것을 방지할 수 있게 된다.In the present invention, when power is supplied to the fuel cell 10 , the fuel cell 10 can be protected by supplying an inert gas into the fuel cell 10 . When power is supplied to the fuel cell 10 through the power supply unit 60 , the control unit 50 may supply the inert gas supplied from the inert gas supply unit 40 into the fuel cell 10 . The flow path inside the fuel cell 10 is filled with an inert gas instead of air and fuel to create an atmosphere with low chemical reactivity. do.

제어부(50)는 연료전지(10) 스택의 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면 불활성가스 공급부(40)와 전력 공급부(60)의 구동을 중단하고, 공기 공급부(20)와 연료 공급부(30)를 구동하여 연료전지(10)에 공기와 연료를 공급하여 연료전지(10)를 운전할 수 있다.The control unit 50 stops the driving of the inert gas supply unit 40 and the power supply unit 60 when the temperature of the fuel cell 10 stack reaches a predetermined temperature or higher, and operates the air supply unit 20 and the fuel supply unit 30 . By driving the fuel cell 10 , air and fuel may be supplied to drive the fuel cell 10 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택 반복단위, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 내부를 각각 나타낸 개념도이며, 도 2 및 3을 참조하여 연료전지 시스템(1)의 구동을 부연한다.FIG. 2 is a repeating unit of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the inside of a fuel cell according to an embodiment of the present invention, respectively, and with reference to FIGS. 2 and 3 , the fuel cell system 1 emphasizing the driving of

연료전지(10)의 내부에는 복수 개의 연료전지 스택이 배치될 수 있다. 예를 들어 연료전지(10)는 평판형 고체산화물 연료전지일 수 있으며, 복수개의 연료전지 스택 반복단위가 적층된 구조를 포함할 수 있다. A plurality of fuel cell stacks may be disposed inside the fuel cell 10 . For example, the fuel cell 10 may be a planar solid oxide fuel cell, and may include a structure in which a plurality of repeating units of a fuel cell stack are stacked.

도 2를 참조하여 연료전지 스택 반복단위(100)를 설명한다. 연료전지 스택 반복단위(100)는 연료전지 셀(110)을 기준으로 연료전지 셀(110)의 양면에 적층되는 집전체(120, 140), 밀봉재(130, 150)를 포함하고, 집전판(160)과 연결재(170) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.The fuel cell stack repeating unit 100 will be described with reference to FIG. 2 . The fuel cell stack repeating unit 100 includes current collectors 120 and 140 and sealing materials 130 and 150 stacked on both sides of the fuel cell 110 with respect to the fuel cell 110, and a current collector plate ( 160) and one or more of the connecting member 170 may be further included.

도시하지 않았으나, 연료전지 셀(110)은 연료극, 고체 전해질과 공기극을 포함할 수 있다. 연료극은 음극 또는 연료의 산화가 일어나는 산화전극일 수 있다. 예를 들어, 연료극으로 공급되는 수소는 산화되어 수소 이온이 될 수 있고, 전해질을 통해 공급되는 산소 이온과 반응하여 물이 생성될 수 있다. 생성되는 물과 반응하지 않은 연료 또는 수소는 연료극 배출라인(L4)을 통해 배출될 수 있다. 공기극은 양극 또는 공기 중의 산소의 환원이 일어나는 환원전극일 수 있다. 반응하지 않은 산소와 공기는 공기극 배출라인(L2)을 통해 배출될 수 있다.Although not shown, the fuel cell 110 may include a fuel electrode, a solid electrolyte, and an air electrode. The anode may be a cathode or an anode in which oxidation of the fuel occurs. For example, hydrogen supplied to the anode may be oxidized to become hydrogen ions, and water may be generated by reacting with oxygen ions supplied through the electrolyte. Fuel or hydrogen that has not reacted with the generated water may be discharged through the anode discharge line L4. The cathode may be an anode or a cathode where reduction of oxygen in air occurs. The unreacted oxygen and air may be discharged through the cathode discharge line L2.

집전체(120, 140)는 연료전지 셀(110)의 전극과 접하여 전지를 연료전지(10)의 외부로 전달하기 위한 것으로, 연료전지 스택 반복단위(100)의 구조적 안정성을 제공할 수도 있다. 따라서, 집전체(120, 140)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 연료전지 셀(110)의 연료극에 접하여 집전하는 연료극 집전체(120)와 공기극에 접하여 집전하는 공기극 집전체(140)를 포함할 수 있다. The current collectors 120 and 140 are in contact with the electrode of the fuel cell 110 to deliver the cell to the outside of the fuel cell 10 , and may provide structural stability of the fuel cell stack repeating unit 100 . Accordingly, the current collectors 120 and 140 may be provided in plurality, and the anode current collector 120 for collecting current in contact with the anode of the fuel cell 110 and the cathode current collector 140 for collecting current in contact with the cathode of the fuel cell 110 may be included. can

집전체(120, 140)는 연료전지 셀(110)의 양면에 적층되되, 연료전지 셀(110)의 일단면보다 작은 면적을 갖는 것일 수 있다. 집전체(120, 140)는 연료전지 셀(110)보다 단면의 크기가 작은 것으로, 연료전지 셀(110)의 양면의 중앙에 배치되는 것일 수 있으며, 집전체(120, 140)에 의해 덮이지 않는 부분에는 밀봉재(130, 150)가 배치될 수 있다.The current collectors 120 and 140 are stacked on both surfaces of the fuel cell 110 , and may have an area smaller than that of one end surface of the fuel cell 110 . The current collectors 120 and 140 have a smaller cross-section than the fuel cell 110 , and may be disposed in the center of both surfaces of the fuel cell 110 , and are not covered by the current collectors 120 and 140 . The sealing materials 130 and 150 may be disposed in the non-existent portion.

밀봉재(130, 150)는 연료전지 스택 반복단위(100)의 구성요소 사이를 밀봉시켜, 구성요소들에 포함된 알칼리 산화물 등의 원치 않는 반응이 이루어지는 것을 방지할 수 있다. 밀봉재(130, 150) 또한 복수 개로 마련될 수 있으며, 연료전지 셀(110)의 연료극에 접하는 연료극 밀봉재(130)와 공기극에 접하는 공기극 밀봉재(150)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 밀봉재(130, 150)는 대응하는 집전체(120, 140)와 함께 연료전지 셀(110)의 일면을 완전히 덮을 수 있고, 대응하는 집전체(120, 140)와 동일한 두께를 가질 수 있다.The sealing materials 130 and 150 may seal between the components of the repeating unit 100 of the fuel cell stack, thereby preventing unwanted reactions such as alkali oxides contained in the components. A plurality of sealing materials 130 and 150 may also be provided, and may include the anode sealing material 130 in contact with the anode of the fuel cell 110 and the cathode sealing material 150 in contact with the cathode of the fuel cell 110 . Preferably, the sealing materials 130 and 150 may completely cover one surface of the fuel cell 110 together with the corresponding current collectors 120 and 140 and have the same thickness as the corresponding current collectors 120 and 140 . can

집전판(160)과 연결재(170)는 집전체(120, 140)와 밀봉재(130, 150)를 덮도록 배치될 수 있다. 연료전지(10) 내에서 가장 외곽의 연료전지 스택 반복단위(100)에는 집전판(160)이 마련되어 집전체(120)에 모이는 전자를 연료전지(10) 외부로 전달할 수 있다. 인접하는 연료전지 스택 반복단위 사이에는 연결재(170)가 마련되어 인접하는 연료전지 셀(110)의 서로 상이한 전극을 물리적으로 분리할 수 있다. 도시하지 않았으나, 집전판(160)과 연결재(170)에는 공기와 연료가 서로 접촉하지 않고 유동할 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 집전판(160)과 연결재(170)는 도전성이 있는 것을 사용할 수 있다.The current collector plate 160 and the connecting material 170 may be disposed to cover the current collectors 120 and 140 and the sealing materials 130 and 150 . A current collector plate 160 is provided in the outermost fuel cell stack repeating unit 100 in the fuel cell 10 to transfer electrons collected in the current collector 120 to the outside of the fuel cell 10 . A connecting material 170 may be provided between adjacent repeating units of the fuel cell stack to physically separate different electrodes of the adjacent fuel cell 110 . Although not shown, a flow path through which air and fuel can flow without contacting each other may be formed in the current collecting plate 160 and the connecting member 170 . The current collecting plate 160 and the connecting material 170 may be conductive.

도 2를 참조하면, 전술한 전력 공급라인(E)은 복수 개의 집전체(120, 140) 중 적어도 하나에 연결될 수 있으며, 이를 제1 전력 공급라인(E1)으로 지칭한다. 제1 전력 공급라인(E1)은 하나 이상의 집전체(120, 140)에 연결되어 전력 공급부(60)로부터 공급되는 전력을 전달하되, 밀봉재(130, 150)의 밀봉 성능에는 영향을 주지 않도록 배치될 수 있다. 제1 전력 공급라인(E1)은 집전체(120, 140)에 직접 전력을 공급하는 것으로 하나의 집전체에 복수 개가 연결되어 전류가 흐르도록 구성될 수도 있다.Referring to FIG. 2 , the above-described power supply line E may be connected to at least one of the plurality of current collectors 120 and 140 , which is referred to as a first power supply line E1 . The first power supply line E1 is connected to one or more current collectors 120 and 140 to transmit power supplied from the power supply unit 60, but to be disposed so as not to affect the sealing performance of the sealing materials 130 and 150. can The first power supply line E1 directly supplies power to the current collectors 120 and 140, and a plurality of first power supply lines E1 may be connected to one current collector to allow current to flow.

연료극 집전체(120)와 공기극 집전체(140)는 모두 금속 소재로 마련되어, 전류가 흐름에 따라 열을 발생시키되 산화의 위험이 있을 수 있다. 제어부(50)는 불활성가스를 연료전지 스택 반복단위(100)에 공급할 수 있으며, 불활성가스는 연료전지 스택 반복단위(100) 내부의 유체 유로를 따라 집전체(120, 140)로 공급되어, 집전체(120, 140)의 산화를 방지할 수 있다. 또는, 공기극 집전체(140)는 세라믹 소재로 마련되어, 전류가 흐르더라도 산화되지 않는 것일 수 있는데, 제어부(50)는 불활성가스를 연료극 공급라인(L3)으로만 공급하여 연료극 집전체(120)의 산화를 방지할 수 있다.Both the anode current collector 120 and the cathode current collector 140 are made of a metal material, so that heat is generated as current flows, but there may be a risk of oxidation. The control unit 50 may supply the inert gas to the fuel cell stack repeating unit 100 , and the inert gas is supplied to the current collectors 120 and 140 along the fluid flow path inside the fuel cell stack repeating unit 100 , Oxidation of the entire 120 and 140 can be prevented. Alternatively, the cathode current collector 140 may be made of a ceramic material and may not be oxidized even when current flows. It can prevent oxidation.

도 3을 참조하면, 연료전지(10) 내부에는 복수 개의 연료전지 스택 반복단위(100, 200, 300)가 적층되도록 배치될 수 있다. 최외곽에 위치하는 연료전지 스택 반복단위(100, 300)에는 매니폴드(410, 420)가 추가로 배치되어, 공기와 연료를 연통시키면서 전체 반복단위 적층구조를 안정적으로 지지할 수 있다. 매니폴드(410, 420)는 도전성이 있는 것을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a plurality of fuel cell stack repeating units 100 , 200 , and 300 may be stacked inside the fuel cell 10 . Manifolds 410 and 420 are additionally disposed at the outermost repeating units 100 and 300 of the fuel cell stack, and the entire repeating unit stack structure can be stably supported while communicating with air and fuel. The manifolds 410 and 420 may be conductive.

전술한 전력 공급라인(E)은 복수 개의 집전판(160), 연결재(170) 중 적어도 하나에 연결될 수 있으며, 이를 제2 전력 공급라인(E2)으로 지칭한다. 또한, 전력 공급라인(E)은 복수 개의 매니폴드(410, 420) 중 적어도 하나에 연결될 수 있으며, 이를 제3 전력 공급라인(E2)으로 지칭한다. 연료전지 시스템(1)은 제1 내지 제3 전력 공급라인(E)의 조합을 이용하여 가열되는 것일 수 있으나, 제1 전력 공급라인(E)을 통해 집전체(120, 140)에 전력을 공급하는 것이 가장 효율적일 수 있다.The above-described power supply line (E) may be connected to at least one of the plurality of current collector plates (160) and the connecting material (170), which is referred to as a second power supply line (E2). In addition, the power supply line (E) may be connected to at least one of the plurality of manifolds (410, 420), which is referred to as a third power supply line (E2). The fuel cell system 1 may be heated using a combination of the first to third power supply lines E, but power is supplied to the current collectors 120 and 140 through the first power supply line E. may be the most efficient.

이상과 같은 본 실시예에 따른 연료전지 시스템(1)은 전력 공급라인(E)만을 이용하여 연료전지(10)의 운전에 필요한 온도를 확보할 수 있게 하였는 바, 종래 연료를 연소하여 열을 발생시키기 위한 버너나, 가열판 및 열 에너지를 전달하기 위한 열매를 연료전지 내부로 공급하기 위한 유로와 같은 부가적인 구성을 생략하여 연료전지 시스템(1)과 선박 내부에 대한 공간상의 이점을 제공함과 동시에, 연료전지(10)의 구성요소에 직접 전력을 공급함에 따른 산화를 방지하여 연료전지(10)의 효율이 저하되지 않도록 하였다. 특히, 연료전지 시스템(1)은 미반응 연료 등 연료전지(10) 자체의 폐열도 이용할 수 없는 초기 구동 단계에서 보다 유용하게 사용될 수 있다.As described above, in the fuel cell system 1 according to the present embodiment, it is possible to secure the temperature necessary for the operation of the fuel cell 10 by using only the power supply line E, so that conventional fuel is burned to generate heat. By omitting additional configurations such as a burner for heating, a heating plate, and a flow path for supplying heat energy to the inside of the fuel cell, space advantages are provided for the fuel cell system 1 and the inside of the ship, Oxidation caused by the direct supply of power to the components of the fuel cell 10 is prevented so that the efficiency of the fuel cell 10 is not reduced. In particular, the fuel cell system 1 may be more usefully used in the initial driving stage in which waste heat of the fuel cell 10 itself, such as unreacted fuel, cannot be used.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and a combination of the embodiments or a combination of at least one of the embodiments and a known technology may be included as another embodiment.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described focusing on the embodiments of the present invention, but this is only an example and does not limit the present invention. It will be appreciated that various combinations or modifications and applications not illustrated in the embodiments are possible within the scope. Accordingly, descriptions related to variations and applications that can be easily derived from the embodiments of the present invention should be interpreted as being included in the present invention.

1: 연료전지 시스템
10: 연료전지 11: 공기극 유입구
12: 공기극 유출구 13: 연료극 유입구
14: 연료극 유출구 20: 공기 공급부
30: 연료 공급부 40: 불활성가스 공급부
50: 제어부 60: 전력 공급부
100, 200, 300: 연료전지 스택 반복단위
110: 연료전지 셀 120: 연료극 집전체
130: 연료극 밀봉재 140: 공기극 집전체
150: 공기극 밀봉재 160: 집전판
170: 연결재 410, 420: 매니폴드
E: 전력 공급라인 L1: 공기극 공급라인
L2: 공기극 배출라인 L3: 연료극 공급라인
L4: 연료극 배출라인 L5: 불활성가스 주입라인1: Fuel cell system
10: fuel cell 11: cathode inlet
12: cathode outlet 13: anode inlet
14: anode outlet 20: air supply
30: fuel supply unit 40: inert gas supply unit
50: control unit 60: power supply unit
100, 200, 300: fuel cell stack repeating unit
110: fuel cell cell 120: anode current collector
130: anode sealing material 140: cathode current collector
150: cathode sealing material 160: current collector plate
170: connecting material 410, 420: manifold
E: power supply line L1: cathode supply line
L2: cathode discharge line L3: anode supply line
L4: Anode discharge line L5: Inert gas injection line

Claims (7)

수소를 포함하는 연료 및 공기를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지 시스템으로서,
연료극, 고체 전해질, 공기극 및 복수 개의 집전체를 포함하는 연료전지;
상기 집전체에 전력을 공급하는 전력 공급부; 및
상기 연료전지에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부를 포함하며,
상기 복수 개의 집전체 중 적어도 하나는 금속으로 마련되어 전력이 공급됨에 따라 발열하는 것인, 연료전지 시스템.A fuel cell system for generating electricity using fuel and air containing hydrogen, the fuel cell system comprising:
a fuel cell including an anode, a solid electrolyte, a cathode, and a plurality of current collectors;
a power supply unit for supplying power to the current collector; and
and an inert gas supply unit for supplying an inert gas to the fuel cell,
At least one of the plurality of current collectors is made of metal and generates heat as power is supplied, the fuel cell system. 제 1 항에 있어서,
연료 공급부로부터 공급되는 연료를 상기 연료극으로 공급하는 연료극 공급라인;
공기 공급부로부터 공급되는 공기를 상기 공기극으로 공급하는 공기극 공급라인; 및
상기 연료극 공급라인 및 상기 공기극 공급라인 중 적어도 하나에 연결되어 불활성가스를 공급하는 불활성가스 주입라인을 더 포함하는, 연료전지 시스템.The method of claim 1,
an anode supply line for supplying the fuel supplied from the fuel supply unit to the anode;
a cathode supply line for supplying air supplied from the air supply unit to the cathode; and
The fuel cell system further comprising an inert gas injection line connected to at least one of the anode supply line and the cathode supply line to supply an inert gas. 제 2 항에 있어서,
상기 복수 개의 집전체는,
상기 연료극에 접하여 집전하는 금속 소재의 연료극 집전체; 및
상기 공기극에 접하여 집전하는 금속 또는 세라믹 소재의 공기극 집전체를 포함하는 것인, 연료전지 시스템.3. The method of claim 2,
The plurality of current collectors,
an anode current collector made of a metal material for collecting current in contact with the anode; and
and a cathode current collector made of a metal or ceramic material for collecting current in contact with the cathode. 제 3 항에 있어서,
상기 공기극 집전체는 세라믹으로 마련되며,
상기 불활성가스 주입라인은 상기 연료극 공급라인에 연결되는 것인, 연료전지 시스템.4. The method of claim 3,
The cathode current collector is made of ceramic,
The inert gas injection line is connected to the anode supply line, the fuel cell system. 제 1 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은,
상기 연료전지의 초기 구동시, 상기 전력 공급부를 구동하여 상기 집전체에 전력을 공급하고, 상기 불활성가스 공급부를 구동하여 상기 집전체에 불활성가스를 공급하는 것인, 연료전지 시스템.The method of claim 1,
The fuel cell system is
When the fuel cell is initially driven, the power supply unit is driven to supply power to the current collector, and the inert gas supply unit is driven to supply the inert gas to the current collector. 제 5 항에 있어서,
상기 연료전지 내부의 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면, 상기 전력공급부와 상기 불활성가스 공급부의 구동을 중단하고, 상기 연료전지에 연료와 공기를 공급하는 제어부를 더 포함하는, 연료전지 시스템.6. The method of claim 5,
When the internal temperature of the fuel cell is equal to or higher than a predetermined temperature, the fuel cell system further comprising: a controller configured to stop driving of the power supply unit and the inert gas supply unit, and supply fuel and air to the fuel cell. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 연료전지 시스템을 포함하는 선박으로서,
상기 전력 공급부는 상기 선박의 발전엔진인, 선박.A ship comprising the fuel cell system according to any one of claims 1 to 6,
The power supply unit is a power generation engine of the ship, the ship.
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