KR20230037969A - 연료전지 시스템 - Google Patents

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KR20230037969A
KR20230037969A KR1020210121141A KR20210121141A KR20230037969A KR 20230037969 A KR20230037969 A KR 20230037969A KR 1020210121141 A KR1020210121141 A KR 1020210121141A KR 20210121141 A KR20210121141 A KR 20210121141A KR 20230037969 A KR20230037969 A KR 20230037969A
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장희중
우형석
원재영
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 연료전지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 전력을 생성하는 스택; 상기 스택으로 공급되거나 상기 스택에서 배출되는 냉각수가 저장되는 물공급탱크; 상기 물공급탱크에 연결되고, 상기 물공급탱크를 순환하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기; 및 상기 물공급탱크에 배치되고, 저온의 기포를 이용하여 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수를 상기 열교환기로 공급하는 기포펌프를 포함할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

연료전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 물공급탱크에 저장된 냉각수를 물공급탱크 열교환기로 순환시켜 냉각하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지 시스템(Fuel cell system)은, 탄화수소 계열의 물질, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 천연가스 등에 포함되어 있는 수소를, 산소와 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템이다.
일반적인 연료전지 시스템은, 선행기술 1(한국공개특허공보 제10-2012-0071288호)와 유사하게, 수소 원자를 포함하는 연료를 수소 가스로 전환개질(reforming)하는 연료처리장치와, 연료처리장치로부터 공급되는 수소 가스를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 스택(stack)을 구비한다. 또한, 연료전지 시스템은, 스택을 냉각하고, 열을 회수하기 위한 열교환기 및 냉각수배관, 생산된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 전력변환장치 등을 더 구비할 수 있다.
한편, 선행기술 1과 같은 종래의 연료전지 시스템은, 스택을 냉각하기 위한 냉각수를 저장하는 물공급탱크에 있어, 연료전지 시스템의 장기간 발전운전 시 물공급탱크에 저장된 냉각수가 과열되어 스택의 냉각 효율이 다소 떨어지는 문제점이 있었고, 또한 물공급탱크에 저장된 냉각수를 냉각시키기 위해 상기 물공급탱크로 추가 급수가 필요하다는 문제점이 있었다.
KR 10-2012-0071288 A
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은, 별도의 급수라인 없이 물공급탱크에 저장된 냉각수를 냉각할 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은, 시스템 내 응축수 등을 활용하여 별도의 급수라인이 필요없는 수자립 시스템을 형성하는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은, 물공급탱크에 저장된 냉각수가 일정 수위에 도달한 경우, 냉각수를 외부로 자동적으로 배출할 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 전력을 생성하는 스택; 상기 스택으로 공급되거나 상기 스택에서 배출되는 냉각수가 저장되는 물공급탱크; 상기 물공급탱크에 연결되고, 상기 물공급탱크를 순환하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기; 및 상기 물공급탱크에 배치되고, 저온의 기포를 이용하여 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수를 상기 열교환기로 공급하는 기포펌프를 포함할 수 있다.
상기 연료전지 시스템은, 일단이 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수의 수면 아래에 위치하고, 타단이 상기 열교환기의 입구단에 연결되어, 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수를 상기 열교환기로 안내하는 제1 순환관; 일단이 상기 열교환기의 출구단에 연결되고, 타단이 상기 물공급탱크의 하부에 연결되어, 상기 열교환기에서 열교환된 냉각수를 다시 상기 물공급탱크로 안내하는 제2 순환관; 및 상기 제1 순환관과 상기 기포펌프를 연결하고, 저온의 기포가 유동하는 기포공급관; 및 상기 제1 순환관으로부터 분기되고, 상기 열교환기로 공급되는 기포의 적어도 일부를 외부로 배출하는 기포배출관을 포함할 수 있다.
상기 제1 순환관의 일단은, 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점차 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.
상기 기포배출관은, 상기 제1 순환관으로부터 상측으로 연장된 뒤 하측으로 벤딩되어, 전체적으로 역 U자 형상으로 형성될 수 있다.
상기 연료전지 시스템은, 상기 물공급탱크에 연결되고, 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수의 수위가 일정 수위 이상이면 상기 냉각수를 자동으로 배출하는 물배출유로를 포함할 수 있다.
상기 물배출유로는, 상기 물공급탱크로부터 수평 방향으로 연장되고, 상측으로 벤딩되어 일정 높이의 수위조절부를 형성할 수 있다.
상기 수위조절부는, 상기 제1 순환관의 입구단보다 더 상측에 위치할 수 있다.
상기 연료전지 시스템은, 상기 물공급탱크의 하부에 배치되고, 상기 스택으로 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수를 안내하는 냉각수 공급관을 더 포함하고, 상기 냉각수 공급관은, 상기 제1 순환관보다 더 하측에 배치될 수 있다.
상기 연료전지 시스템은, 상기 물공급탱크에 연결되고, 시스템 내에서 생성된 응축수를 상기 물공급탱크로 공급하는 기액분리기를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는, 냉각수가 유동하는 복수의 튜브와; 상기 복수의 튜브가 관통하는 복수의 핀을 포함하는 핀튜브 타입의 열교환기일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 저온의 기포를 공급하는 기포펌프를 통해 물공급탱크에 저장된 냉각수가 냉각수 열교환기로 공급되어 공기와 열교환 된 뒤 다시 물공급탱크로 복귀함에 따라 저전력 방식으로 냉각수의 과열을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시스템 내 기액분리기에서 생성된 응축수 등이 물공급탱크로 공급 및 저장되어, 물공급탱크로 물을 공급하는 별도의 급수라인이 필요없는 수자립 시스템을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 물공급탱크에 역 U자 형상의 물배출유로가 배치됨에 따라 물공급탱크에 저장된 냉각수의 수위가 일정 높이에 다다른 경우, 냉각수가 자동적으로 배출될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치의 구성에 대한 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 시스템에 대한 구성도이다.
도 3 및 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 스택을 냉각하기 위한 구성들을 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치의 구성에 대한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 연료처리장치(10)는, 탈황기(110), 버너(120), 증기발생기(130), 개질기(140), 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)를 포함할 수 있다. 연료처리장치(10)는, 적어도 하나의 믹서(111, 112)를 더 포함할 수 있다.
탈황기(110)는, 연료 가스에 포함된 황 화합물을 제거하는 탈황공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)는 내부에 흡착제를 구비할 수 있다. 이때, 탈황기(110)의 내부를 통과하는 연료 가스에 포함된 황 화합물이 흡착제에 흡착될 수 있다.
흡착제는, 금속 산화물, 제올라이트(Zeolite), 활성탄소(activated carbon) 등으로 구성될 수 있다.
탈황기(110)는, 연료 가스에 포함된 이물질을 제거하는 필터를 더 포함할 수 있다.
버너(120)는, 개질기(140)에서의 개질 반응이 촉진되도록, 개질기(140)에 열을 공급할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)로부터 토출된 연료 가스와 외부에서 유입된 공기가 제1 믹서(111)에서 혼합되어 버너(120)에 공급될 수 있다. 이때, 버너(120)는, 연료 가스와 공기가 혼합된 혼합 가스를 연소시켜 연소열을 발생시킬 수 있다. 이때, 버너(120)에서 공급되는 열에 의해, 개질기(140)의 내부온도가 적정 온도(예: 800℃)로 유지될 수 있다.
한편, 혼합 가스의 연소에 의해 버너(120)에서 생성되는 배기가스는, 연료처리장치(10)의 외부로 배출될 수 있다.
증기발생기(130)는, 물을 기화시켜 수증기로 배출할 수 있다. 예를 들어, 증기발생기(130)는, 버너(120)에서 생성되는 배기가스, 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)로부터 열을 흡수하여, 물을 기화시킬 수 있다.
증기발생기(130)는, 제1 반응기(150), 제2 반응기(160) 및/또는 버너(120)에서 배출되는 배기가스가 유동하는 배관에 인접하여 배치될 수 있다.
개질기(140)는, 촉매를 이용하여, 황 화합물이 제거된 연료 가스로부터 수소 가스를 생성하는 개질 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)로부터 토출된 연료 가스와 증기발생기(130)로부터 토출된 수증기가 제2 믹서(112)에서 혼합되어 개질기(140)에 공급될 수 있다. 이때, 개질기(140)에 공급된 연료 가스와 수증기가 개질기(140) 내에서 개질 반응하는 경우, 수소 가스가 생성될 수 있다.
제1 반응기(150)는, 개질기(140)에서 토출되는 가스에 포함된 성분 중, 개질 반응에 의해 생성되는 일산화탄소를 저감할 수 있다. 예를 들어, 개질기(140)에서 토출되는 가스에 포함된 일산화탄소가 제1 반응기(150) 내부에서 수증기와 반응하여, 이산화탄소와 수소가 생성될 수 있다. 이때, 제1 반응기(150)의 내부온도는, 개질기(140)의 내부온도보다 낮고, 상온보다 높은 온도(예: 200℃)일 수 있다.
제1 반응기(150)는, 쉬프트 반응기(shift reactor)로 명명될 수 있다.
제2 반응기(160)는, 제1 반응기(150)로부터 토출되는 가스에 포함된 성분 중, 잔존하는 일산화탄소를 저감할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응기(150)에서 토출된 가스에 포함된 일산화탄소가 제2 반응기(160) 내부에서 산소와 반응하는 선택적 산화(preferential oxidation, PROX) 반응이 일어날 수 있다.
한편, 선택적 산화 반응의 경우, 다량의 산소가 필요하므로 공기의 추가 공급이 요구되며, 추가 공급된 공기에 의해 수소가 희석되어 스택에 공급되는 수소의 농도가 감소하는 단점이 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해, 일산화탄소와 수소가 반응하는 선택적 메탄화(selective methanation) 반응이 활용될 수 있다.
한편, 개질기(140), 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)를 거쳐 연료처리장치(10)에서 토출되는 가스는, 개질가스로 명명될 수 있다.
스택(20)은, 연료처리장치(10)로부터 공급되는 개질가스에 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생성할 수 있다.
스택(20)은, 전기화학반응이 일어나는 단일 셀이 적층되어 구성될 수 있다.
단일 셀은, 전해질막을 중심으로 연료극과 공기극이 배치된 막-전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA), 세퍼레이터(separator) 등으로 구성될 수 있다. 막-전극 접합체의 연료극에서는, 수소가 촉매에 의하여 수소이온과 전자로 분리되어 전기가 발생할 수 있고, 막-전극 접합체의 공기극에서는 수소이온과 전자가 산소와 결합하여 물이 생성될 수 있다.
스택(20)은, 전기화학반응 과정에서 발생하는 열을 방열하는 스택 열교환기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 스택 열교환기는, 물을 냉매로 사용하는 열교환기일 수 있다 예를 들어, 스택 열교환기에 공급되는 냉각수가 전기화학반응 과정에서 발생하는 열을 흡수할 수 있고, 흡수된 열에 의해 온도가 상승한 냉각수가 스택 열교환기의 외부로 토출될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치를 포함하는 연료전지 시스템에 대한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, 연료처리부(I), 전력생성부(II), 냉각수순환부(III) 및/또는 열회수부(IV)를 포함할 수 있다.
연료처리부(I)는, 연료처리장치(10), 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스의 유동을 조절하는 연료밸브(30), 공기를 연료처리장치(10)로 유동시키는 제1 블로워(71) 등을 포함할 수 있다.
전력생성부(II)는, 스택(20a, 20b), 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스의 열교환이 일어나는 개질가스열교환기(21), 스택(20a, 20b)에서 반응하지 않고 배출되는 가스의 열교환이 일어나는 AOG열교환기(22), 스택(20a, 20b)에 공급되는 공기에 수분을 공급하는 가습장치(23), 공기를 스택(20a, 20b)으로 유동시키는 제2 블로워(72) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 스택(20a, 20b)에서 반응하지 않고 배출되는 가스는, 양극배출가스(anode off gas, AOG)로 명명될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 연료전지 시스템(1)이 두 개의 스택(20a. 20b)을 구비하는 것으로 설명하나, 이에 제한되지 않는다.
냉각수순환부(III)는, 연료전지 시스템(1)에서 생성되는 물을 저장하는 물공급탱크(13), 연료처리장치(10)로 물을 유동시키는 물펌프(38), 연료처리장치(10)로 공급되는 물의 유동을 조절하는 물공급밸브(39), 개질가스열교환기(21)로 물을 유동시키는 냉각수펌프(43) 등을 포함할 수 있다.
열회수부(IV)는, 열교환에 사용되는 물을 저장하는 열회수탱크(15), 열회수탱크(15)에 저장된 물을 열회수탱크(15) 외부로 유동시키는 온수펌프(48) 등을 포함할 수 있다.
연료밸브(30)는, 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스가 유동하는 연료공급유로(101)에 배치될 수 있다. 연료밸브(30)의 개도 정도에 대응하여, 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스의 유량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 연료밸브(30)는, 연료처리장치(10)에 대한 연료 가스의 공급이 중단되도록, 연료공급유로(101)을 차단할 수 있다.
연료공급유로(101)에는, 연료공급유로(101) 내에 유동하는 연료 가스의 유량을 검출하는 제1 연료유량계(51)가 배치될 수 있다.
제1 블로워(71)는, 제1 외부공기유입유로(201) 및 연료측 공기공급유로(202)에 연결될 수 있다. 제1 블로워(71)는, 제1 외부공기유입유로(201)를 통해 외부에서 유입되는 공기를, 연료측 공기공급유로(202)를 통해 연료처리장치(10)로 유동시킬 수 있다.
연료측 공기공급유로(202)를 통해 연료처리장치(10)에 유입되는 공기는, 연료처리장치(10)의 버너(120)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 연료처리장치(10)에 유입되는 공기는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스와 제1 믹서(111)에서 혼합되어 버너(120)에 공급될 수 있다.
제1 외부공기유입유로(201)에는, 공기에 포함된 먼지 등의 이물질을 제거하는 공기필터(91) 및/또는 공기의 유동 방향을 제한하는 제1 공기측 체크밸브(81)가 배치될 수 있다.
연료처리부(I)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스가 개질기(140)로 유동하는 제1 내부가스유로(102)를 포함할 수 있다. 제1 내부가스유로(102)에는, 비례제어밸브(31), 개질기(140)로 유입되는 연료 가스의 유동을 조절하는 내부연료밸브(32), 내부가스유로(102) 내에 유동하는 연료 가스의 유량을 검출하는 제2 연료유량계(52), 내부가스유로(102) 내에 유동하는 연료 가스의 유동 방향을 제한하는 연료측 체크밸브(83), 및/또는 황검출장치(94)가 배치될 수 있다.
비례제어밸브(31)는, 탈황기(110)에서 토출되어 개질기(140)로 유동하는 연료 가스의 유량, 압력 등을, 전기제어 방식으로 내/외부 피드백을 통해 조절할 수 있다.
황검출장치(94)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스에 포함된 황을 검출할 수 있다. 황검출장치(94)는, 탈황기(110)의 흡착제에 의해 제거되지 않은 황 화합물에 반응하여 색이 변하는 지시제를 포함할 수 있다. 여기서, 지시제는, 페놀프탈레인(phenolphthalein), 몰리브덴 화합물 등을 포함할 수 있다.
연료처리부(I)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스가 버너(120)로 유동하는 제2 내부가스유로(103)를 포함할 수 있다. 버너(120)는, 제2 내부가스유로(103)를 통해 유입되는 연료 가스를 연소에 사용할 수 있다.
제1 내부가스유로(102)와 제2 내부가스유로(103)는, 서로 연통될수 있다.
연료처리장치(10)는, 물공급탱크(13)에서 토출된 물이 유동하는 물공급유로(303)에 연결될 수 있다. 물공급유로(303)에는, 물펌프(38), 물의 유동을 조절하는 물공급밸브(39) 및/또는 물공급유로(303) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 물유량계(54)가 배치될 수 있다.
연료처리장치(10)의 버너(120)에서 생성되는 배기가스는, 배기가스토출유로(210)를 통해 연료처리장치(10)에서 토출될 수 있다.
연료처리장치(10)는, 개질가스토출유로(104)에 연결될 수 있다. 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스는, 개질가스토출유로(104)를 통해 유동할 수 있다.
개질가스토출유로(104)는, 개질가스의 열교환이 일어나는 개질가스열교환기(21)에 연결될 수 있다. 개질가스토출유로(104)에는, 개질가스열교환기(21)에 유입되는 개질가스의 유동을 조절하는 개질가스밸브(33)가 배치될 수 있다.
개질가스토출유로(104)는, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스가 연료처리장치(10)로 유동하는 바이패스유로(105)와 연통될 수 있다. 바이패스유로(105)는, 연료처리장치(10)에 연결될 수 있다. 바이패스유로(105)를 통해 연료처리장치(10)에 유입되는 개질가스는, 버너(120)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다. 바이패스유로(105)에는, 연료처리장치(10)에 유입되는 개질가스의 유동을 조절하는 바이패스밸브(34)가 배치될 수 있다.
개질가스열교환기(21)는, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스가 유동하는 개질가스토출유로(104)에 연결될 수 있다. 개질가스열교환기(21)는, 물공급탱크(13)에서 토출된 물이 유동하는 냉각수공급유로(304)에 연결될 수 있다. 개질가스열교환기(21)는, 개질가스토출유로(104)를 통해 유입되는 개질가스와, 냉각수공급유로(304)를 통해 공급되는 물을 열교환할 수 있다.
냉각수공급유로(304)에는, 물공급탱크(13)에 저장된 물을 개질가스열교환기(21)로 유동시키는 냉각수펌프(43), 및/또는 냉각수공급유로(304) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 냉각수유량계(56)가 배치될 수 있다.
개질가스열교환기(21)는, 스택가스공급유로(106)에 연결될 수 있다 개질가스열교환기(21)에서 토출된 개질가스는, 스택가스공급유로(106)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유동할 수 있다.
스택가스공급유로(106)에는, 개질가스에 포함된 수분의 양을 조절하는 개질가스 수분제거장치(61)가 배치될 수 있다. 개질가스 수분제거장치(61)로 유입된 개질가스는, 수분이 제거된 후 개질가스 수분제거장치(61)에서 토출될 수 있다.
개질가스 수분제거장치(61)에서 생성된 응축수는, 개질가스 수분제거장치(61)에서 토출되어, 제1 물회수유로(309)로 유동할 수 있다. 제1 물회수유로(309)에는, 물의 유동을 조절하는 제1 물회수밸브(44)가 배치될 수 있다.
스택(20a. 20b)은, 스택가스공급유로(106)를 통해 유입되는 개질가스에 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 연료전지 시스템(1)이 복수의 스택(20a. 20b)을 구비하는 경우, 제1 스택(20a)에서 반응하지 않고 토출되는 개질 가스는 제2 스택(20b)에서 추가적으로 전기화학반응을 일으킬 수 있다.
제2 블로워(72)는, 제1 외부공기유입유로(201)와 연통된 제2 외부공기유입유로(203)와, 스택측 공기유입유로(204)에 연결될 수 있다. 제2 외부공기유입유로(203)는, 공기필터(91)의 후단에 연결될 수 있다. 제2 블로워(72)는, 제2 외부공기유입유로(203)를 통해 유입되는 공기를, 스택측 공기유입유로(204)를 통해 스택(20) 측으로 유동시킬 수 있다.
제2 외부공기유입유로(203)에는, 공기의 유동 방향을 제한하는 제2 공기측 체크밸브(82)가 배치될 수 있다.
스택측 공기유입유로(204)에는, 스택측 공기유입유로(204) 내에 유동하는 공기의 유량을 검출하는 공기유량계(53)가 배치될 수 있다.
가습장치(23)는, 스택측 공기유입유로(204)를 통해 유입되는 공기에 수분을 공급할 수 있고, 수분이 포함된 공기를 스택측 공기공급유로(205)를 통해 토출할 수 있다.
스택측 공기공급유로(205)에는, 스택(20)으로 공급되는 공기의 유동을 조절하는 스택측 공기공급밸브(36)가 배치될 수 있다.
스택측 공기공급유로(205)는, 스택(20a. 20b)에 각각 대응하는 개별공급유로(206, 207)에 연결될 수 있다. 스택측 공기공급유로(205)를 통해 유동하는 공기는, 개별공급유로(206, 207)를 통해 스택(20a. 20b)으로 공급될 수 있다.
복수의 스택(20a. 20b)은, 가스연결유로(107)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제1 스택(20a)에서 반응하지 않고 토출되는 개질 가스는, 가스연결유로(107)를 통해 제2 스택(20b)으로 유입될 수 있다.
가스연결유로(107)에는, 개질가스가 제1 스택(20a)을 통과하는 동안 응축되어 생성된 물을 제거하는 추가수분제거장치(62)가 배치될 수 있다.
추가수분제거장치(62)에서 생성된 물은, 추가수분제거장치(62)에서 토출되어, 제2 물회수유로(310)로 유동할 수 있다. 제2 물회수유로(310)에는, 물의 유동을 조절하는 제2 물회수밸브(45)가 배치될 수 있다. 제2 물회수유로(310)는, 제1 물회수유로(309)에 연결될 수 있다.
스택(20a. 20b)에서 반응하지 않고 토출되는 양극배출가스(AOG)는, 스택가스토출유로(108)를 통해 유동할 수 있다.
AOG열교환기(22)는, 스택(20a. 20b)에서 토출된 양극배출가스(AOG)가 유동하는 스택가스토출유로(108)에 연결될 수 있다. AOG열교환기(22)는, 열회수탱크(15)에서 토출된 물이 유동하는 온수공급유로(313)에 연결될 수 있다. AOG열교환기(22)는, 스택가스토출유로(108)를 통해 유입되는 양극배출가스(AOG)와, 온수공급유로(313)를 통해 공급되는 물을 열교환할 수 있다.
온수공급유로(313)에는, 열회수탱크(15)에 저장된 물을 AOG열교환기(22)로 유동시키는 온수펌프(48) 및/또는 온수공급유로(313) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 온수유량계(55)가 배치될 수 있다.
AOG열교환기(22)는, AOG공급유로(109)에 연결될 수 있고, AOG공급유로(109)를 통해 열교환된 양극배출가스(AOG)를 토출할 수 있다. AOG열교환기(22)에서 토출된 양극배출가스(AOG)는, AOG공급유로(109)를 통해 연료처리장치(10)로 유동할 수 있다. AOG공급유로(109)를 통해 연료처리장치(10)에 공급된 양극배출가스(AOG)는, 버너(120)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다.
AOG공급유로(109)에는, 양극배출가스(AOG)에 포함된 수분의 양을 조절하는 AOG 수분제거장치(63) 및/또는 연료처리장치(10)로 공급되는 양극배출가스(AOG)의 유동을 조절하는 AOG밸브(35)가 배치될 수 있다. AOG 수분제거장치(63)로 유입된 양극배출가스(AOG)는, 수분이 제거된 후 AOG 수분제거장치(63)에서 토출될 수 있다.
AOG 수분제거장치(63)에서 생성된 응축수는, AOG 수분제거장치(63)에서 토출되어, 제3 물회수유로(311)를 통해 유동할 수 있다. 제3 물회수유로(311)에는, 물의 유동을 조절하는 제3 물회수밸브(46)가 배치될 수 있다. 제3 물회수유로(311)는, 제1 물회수유로(309)에 연결될 수 있다.
스택측 공기토출유로(211)는, 스택(20a. 20b)에 각각 대응하는 개별토출유로(208, 209)에 연결될 수 있다. 스택(20a, 20b)에서 토출된 공기는, 개별토출유로(208, 209)를 통해 스택측 공기토출유로(211)로 유동할 수 있다. 이때, 스택측 공기토출유로(211)를 통해 유동하는 공기는, 스택(20a, 20b)에서 일어나는 전기화학반응에 의해 생성되는 수분을 포함할 수 있다.
스택측 공기토출유로(211)에는, 스택(20)에서 배출되는 공기의 유동을 조절하는 스택측 공기토출밸브(37)가 배치될 수 있다.
스택측 공기토출유로(211)는, 가습장치(23)에 연결될 수 있다. 가습장치(23)는, 스택측 공기토출유로(211)를 통해 공급되는 공기에 포함된 수분을 이용하여, 스택(20)으로 유동하는 공기에 수분을 공급할 수 있다. 스택측 공기토출유로(211)를 통해 가습장치(23)에 공급된 공기는, 가습장치(23)를 거쳐 가습장치토출유로(212)로 토출될 수 있다.
물공급탱크(13)는, 물배출유로(302)에 연결될 수 있고, 물배출유로(302)를 통해 물공급탱크(13)에 저장된 물 중 적어도 일부를 외부로 배출할 수 있다.
물공급탱크(13)는, 물저장유로(308)에 연결될 수 있고, 물저장유로(308)를 통해 유동하는 물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 개질가스 수분제거장치(61), 추가수분제거장치(62), AOG 수분제거장치(63) 및/또는 공기 수분제거장치(64)에서 토출되어 제3 물회수유로(311)를 통해 유동하는 물이, 물저장유로(308)를 거쳐 물공급탱크(13)로 유입될 수 있다. 물저장유로(308)에는, 물공급탱크(13)로 회수되는 물에 포함된 이물질을 제거하는 제2 액체필터(93)가 배치될 수 있다. 한편, 개질가스 수분제거장치(61), 추가수분제거장치(62), AOG 수분제거장치(63) 및/또는 공기수분제거장치(64)는, 기액분리기로 지칭될 수 있다.
물공급탱크(13)에 저장된 물 중 적어도 일부는, 냉각수펌프(43)에 의해 개질가스열교환기(21)로 유동할 수 있고, 개질가스열교환기(21)에서 개질가스와 열교환될 수 있다. 개질가스열교환기(21)에서 토출된 물은, 스택물공급유로(305)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유입될 수 있다.
스택물공급유로(305)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유입된 물은, 스택(20a, 20b)을 냉각할 수 있다. 스택(20a, 20b)으로 유입된 물은, 스택(20a, 20b)에 포함된 스택 열교환기(미도시)를 따라 유동할 수 있고, 스택(20a, 20b)에서 일어나는 전기화학반응에 의해 발생하는 열을 흡수할 수 있다.
복수의 스택(20a. 20b)은, 물연결유로(306)에 의해 연결될 수 있다. 제1 스택(20a)에서 토출되는 물은, 물연결유로(306)를 통해 제2 스택(20b)으로 유입될 수 있다.
스택(20a, 20b)에서 토출되는 물은, 스택물토출유로(307)를 통해 냉각수열교환기(24)로 유입될 수 있다. 냉각수열교환기(24)는, 스택(20a, 20b)에서 토출된 물과, 열회수탱크(15)에서 토출된 물을 열교환할 수 있다. 스택(20a, 20b)에서 토출된 물은, 냉각수열교환기(24)를 거쳐 물저장유로(308)로 유동할 수 있다.
온수펌프(48)에 의해 열회수탱크(15)에서 토출된 물은, 온수공급유로(313)를 거쳐 AOG열교환기(22)로 유입될 수 있다. AOG열교환기(22)에서 양극배출가스(AOG)와 열교환된 물은, 제1 온수순환회로(314)로 토출될 수 있다.
공기열교환기(25)는, 가습장치(23)에서 토출된 공기가 유동하는 가습장치토출유로(212)에 연결될 수 있다. 공기열교환기(25)는, AOG열교환기(22)에서 토출된 물이 유동하는 제1 온수순환회로(314)에 연결될 수 있다. 공기열교환기(25)는, 가습장치토출유로(212)을 통해 유입되는 공기와 제1 온수순환회로(314)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다.
공기열교환기(25)에서 열교환된 공기는, 공기배출유로(213)를 통해 공기열교환기(25)에서 토출될 수 있다. 공기배출유로(213)는 배기가스토출유로(210)와 연통될 수 있고, 배기가스토출유로(210)에 유동하는 배기가스와 공기배출유로(213)에 유동하는 공기가 혼합될 수 있다.
공기배출유로(213)에는, 공기 수분제거장치(64)가 배치될 수 있다. 공기 수분제거장치(64)는, 외부로 배출되는 공기에 포함된 수분의 양을 조절할 수 있다. 공기 수분제거장치(64)로 유입된 공기는, 수분이 제거된 후 공기 수분제거장치(64)에서 토출될 수 있다.
공기 수분제거장치(64)에서 생성된 응축수는, 공기 수분제거장치(64)에서 토출되어 제4 물회수유로(312)를 통해 유동할 수 있다. 제4 물회수유로(312)에는, 물의 유동을 조절하는 제4 물회수밸브(47)가 배치될 수 있다. 제4 물회수유로(312)는, 물저장유로(308)에 연결될 수 있다.
공기열교환기(25)에서 열교환된 물은, 제2 온수순환유로(315)을 통해 공기열교환기(25)에서 토출될 수 있다. 공기열교환기(25)에서 토출된 물은, 제2 온수순환유로(315)을 통해 냉각수열교환기(24)로 유입될 수 있다.
냉각수열교환기(24)는, 스택물토출유로(307)를 통해 유입되는 물과, 제2 온수순환유로(315)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다.
배기열교환기(26)는, 배기가스가 유동하는 배기가스토출유로(210)에 연결될 수 있다. 배기열교환기(26)는, 냉각수열교환기(24)에서 토출된 물이 유동하는 제3 온수순환유로(316)에 연결될 수 있다. 배기열교환기(26)는, 배기가스토출유로(210)를 통해 유입되는 배기가스와, 제3 온수순환유로(316)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다.
배기열교환기(26)에서 열교환된 배기가스는 배기유로(214)로 토출될 수 있고, 배기유로(214)에 유동하는 배기가스는 외부로 배출될 수 있다.
배기열교환기(26)에서 열교환된 물은, 온수회수유로(317)로 토출될 수 있고, 온수회수유로(317)에 유동하는 물은 열회수탱크(15)로 유입될 수 있다.
한편, 연료전지 시스템(1)은, 적어도 하나의 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.
제어부는, 연료전지 시스템(1)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부는, 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 각 구성과 상호 간에 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성으로부터 수신되는 신호를 처리할 수 있고, 신호를 처리한 결과에 따른 제어 신호를 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성에 송신할 수 있다.
도 3은 물공급탱크에 저장된 냉각수를 냉각하기 위한 구성들 및 발전운전 시 기액분리기에서 생성된 응축수 등을 물공급탱크에 저장하는 모습을 설명하는 도면이다. 도 4는 물공급탱크에 저장된 냉각수의 수위가 일정 수위에 다다랐을 때 냉각수가 자동적으로 배수되는 모습을 설명하는 도면이다.
도 3 및 4를 참고하면, 연료전지 시스템(1)은, 물공급탱크(13)를 순환하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 물공급탱크 열교환기(410)와, 저온의 기포를 이용하여 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수를 물공급탱크 열교환기(410)로 공급하는 기포펌프(421)를 포함할 수 있다.
물공급탱크 열교환기(410)는, 물공급탱크(13)에 일측에 배치될 수 있고, 순환관(431, 432)을 통해 물공급탱크(13)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 물공급탱크 열교환기(410)는, 제1 순환관(431)을 통해 물공급탱크(13)로부터 냉각수를 공급받아 공기와의 열교환에 따라 냉각수를 냉각한 뒤 제2 순환관(432)을 통해 물공급탱크(13)로 다시 냉각수를 공급할 수 있다. 즉, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수는, 기포펌프(421)의 작동 시 물공급탱크 열교환기(410)를 순환하며 냉각될 수 있다. 한편, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 적어도 일부는, 기포펌프(421)가 작동하지 않더라도, 수두차에 의해 물공급탱크 열교환기(410)로 유입되어 냉각될 수 있다.
한편, 물공급탱크 열교환기(410)는, 냉각수가 유동하는 복수의 튜브(미도시)와, 복수의 튜브가 관통하는 복수의 핀(미도시)이 구비된 핀튜브(Fin-tube) 타입의 열교환기 일 수 있다. 예를 들면, 물공급탱크 열교환기(410)의 상부에는, 복수의 튜브와 연통되어 냉각수를 분배하는 제1 헤더(411)가 구비될 수 있고, 물공급탱크 열교환기(410)의 하부에는, 복수의 튜브와 연통되어 냉각수가 합류하는 제2 헤더(412)를 구비할 수 있다.
제1 순환관(431)은, 일단(입구단, 431a)이 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 수면 아래에 위치하도록 물공급탱크(13)에 연결되고, 타단이 물공급탱크 열교환기(410)의 입구단에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 순환관(431)의 일단은, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 상부 영역에 위치하여 중고온 상태의 냉각수를 물공급탱크 열교환기(410)로 공급할 수 있다. 또한, 제1 순환관(431)의 타단은, 물공급탱크 열교환기(410)의 제1 헤더(411)에 연결될 수 있다. 따라서, 기포펌프(421)의 작동 시, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수를 물공급탱크 열교환기(410)로 안내할 수 있다. 한편, 제1 순환관(431)은, 전체적으로 역 U자 형상으로 형성될 수 있다.
제1 순환관(431)의 입구단(431a)은, 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점차 좁아지는 테이퍼(Taper) 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 기포펌프(421)의 작동 시, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수가 제1 순환관(431)으로 원활하게 유입될 수 있다. 또한, 제1 순환관(431)의 입구단(431a)은, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 수면에 인접하게 위치하여 중온 또는 고온 상태의 냉각수를 물공급탱크 열교환기(410)로 공급할 수 있다.
제2 순환관(432)은, 일단이 물공급탱크 열교환기(410)의 출구단에 연결되고, 타단이 물공급탱크(13)의 하부에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 순환관(432)의 타단은 물공급탱크 열교환기(410)의 제2 헤더(412)에 연결될 수 있다. 따라서, 물공급탱크 열교환기(410)에서 냉각된 냉각수를 물공급탱크(13)로 공급할 수 있다.
기포펌프(421)는, 물공급탱크(13)의 상면에 설치될 수 있다. 기포펌프(421)는, 작동 시 저온의 기포를 생성하고, 생성된 기포를 기포공급관(422)을 통해 제1 순환관(431)으로 공급할 수 있다. 따라서, 제1 순환관(431)로 공급된 기포에 의해 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수가 물공급탱크 열교환기(410)로 공급됨과 동시에 냉각수가 1차적으로 냉각될 수 있다. 한편, 기포펌프(421)의 작동에 필요한 소비전력은 최대 3W로써, 종래 물공곱탱크에 저장된 냉각수를 냉각하기 위한 급수라인에 설치되는 냉각수 펌프의 소비전력(예: 50~100W)보다 낮아, 기포펌프(421)의 작동은 연료전지 시스템 효율에 별다른 영향을 미치지 않을 수 있다.
기포공급관(422)은 일단이 제1 순환관(431)과 연결되고 타단이 기포펌프(421)에 연결될 수 있다. 따라서, 기포펌프(421)에서 생성된 기포를 제1 순환관(431)으로 안내할 수 있다.
한편, 제1 순환관(431)으로 공급된 기포는, 제1 순환관(431)을 따라 유동하며, 제1 순환관(431)에서 분기된 기포배출관(423)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 구체적으로, 기포배출관(423)은, 제1 순환관(431)으로부터 분기되어 상측으로 연장된 뒤 하측으로 벤딩될 수 있다. 즉, 기포배출관(423)은 전체적으로 역 'U'자 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 기포가 배출되는 기포배출관(423)의 배출구는 하측을 향하도록 형성 되, 외부에서 기포배출관(423)으로 이물질이 쉽게 유입되지 못하고, 기포만이 배출될 수 있다.
또한, 물공급탱크(13)에는, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 수위가 일정 수위 이상이면 냉각수를 외부로 자동으로 배출하는 물배출유로(302)이 더 구비될 수 있다.
물배출유로(302)은, 물공급탱크(13)에 연결되고, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 상부 영역에 해당하는 중고온 상태의 냉각수를 외부로 배출할 수 있다. 물배출유로(302)은, 수평으로 연장되고, 상측으로 벤딩되어 역 'U'자 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 물배출유로(302)의 일부분 중 가장 높은 위치를 구성하는 부분은, 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 수위를 자동으로 조절하는 수위조절부(302a)를 형성할 수 있다.
수위조절부(302a)는, 제1 순환관(431)의 입구단(431a)보다 더 상측에 위치할 수 있다. 구체적으로, 수위조절부(302a)의 높이는, 평상 시 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 수위보다 높도록 설정되어, 발전운전 시 기액분리기에서 생성된 응축수가 물공급탱크(13)에 축적됨에 따라 상승된 냉각수의 수위가 수위조절부(302a)의 높이에 다다른 경우, 냉각수가 물배출유로(302)을 따라 자동으로 배출될 수 있다.
한편, 물공급탱크(13)로부터 스택(20)으로 냉각수를 안내하는 냉각수공급유로(304)는, 물공급탱크(13)에 하부에 위치하도록 배치될 수 있다. 따라서, 냉각수의 하부 영역에 해당하고, 물공급탱크 열교환기(410)에 의해 냉각되어 저온 상태인 냉각수를 스택(20)으로 공급하여, 시스템의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
결과적으로, 도 3 및 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템(1)은, 물공급탱크 열교환기(410)와 기포펌프(421)가 구비됨에 따라 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수가 순환 냉각됨에 따라, 발전운전에 의해 가열된 냉각수를 냉각하기 위해 물공급탱크(13)로 새로운 냉각수를 추가 공급하기 위한 별도의 급수라인을 구비하지 않아도 되어 시스템의 설치 및 운용에 있어 비용절감에 효과가 있다.
또한, 발전운전 시 기액분리기(61, 62, 63, 64)로부터 생성된 응축수가 물공급탱크(13)에 축적됨에 따라 물공급탱크(13)에 저장된 냉각수의 수위가 수위조절부(302b)의 높이에 다다른 경우, 냉각수의 수위가 수위조절부(302b) 높이 아래에 도달할 때까지 물배출유로(302)을 통해 냉각수를 외부로 배출함에 따라 냉각수의 수위가 자동적으로 조절되는 효과가 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 될 수 있다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 전력을 생성하는 스택;
    상기 스택으로 공급되거나 상기 스택에서 배출되는 냉각수가 저장되는 물공급탱크;
    상기 물공급탱크에 연결되고, 상기 물공급탱크를 순환하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기; 및
    상기 물공급탱크에 배치되고, 저온의 기포를 이용하여 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수를 상기 열교환기로 공급하는 기포펌프를 포함하는 연료전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수의 수면 아래에 위치하고, 타단이 상기 열교환기의 입구단에 연결되어, 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수를 상기 열교환기로 안내하는 제1 순환관;
    일단이 상기 열교환기의 출구단에 연결되고, 타단이 상기 물공급탱크의 하부에 연결되어, 상기 열교환기에서 열교환된 냉각수를 다시 상기 물공급탱크로 안내하는 제2 순환관; 및
    상기 제1 순환관과 상기 기포펌프를 연결하고, 저온의 기포가 유동하는 기포공급관; 및
    상기 제1 순환관으로부터 분기되고, 상기 열교환기로 공급되는 기포의 적어도 일부를 외부로 배출하는 기포배출관을 포함하는 연료전지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 순환관의 일단은,
    하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점차 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성된 연료전지 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기포배출관은,
    상기 제1 순환관으로부터 상측으로 연장된 뒤 하측으로 벤딩되어, 전체적으로 역 U자 형상으로 형성된 연료전지 시스템
  5. 제2항에 있어서,
    상기 물공급탱크에 연결되고, 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수의 수위가 일정 수위 이상이면 상기 냉각수를 자동으로 배출하는 물배출유로를 포함하는 연료전지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 물배출유로는,
    상기 물공급탱크로부터 수평 방향으로 연장되고, 상측으로 벤딩되어 일정 높이의 수위조절부를 형성하는 연료전지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수위조절부는,
    상기 제1 순환관의 입구단보다 더 상측에 위치하는 연료전지 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 물공급탱크의 하부에 배치되고, 상기 스택으로 상기 물공급탱크에 저장된 냉각수를 안내하는 냉각수 공급관을 더 포함하고,
    상기 냉각수 공급관은, 상기 제1 순환관보다 더 하측에 배치되는 연료전지 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 물공급탱크에 연결되고, 시스템 내에서 생성된 응축수를 상기 물공급탱크로 공급하는 기액분리기를 포함하는 연료전지 시스템
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는,
    냉각수가 유동하는 복수의 튜브와; 상기 복수의 튜브가 관통하는 복수의 핀을 포함하는 핀튜브 타입의 열교환기인 연료전지 시스템.

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