KR20230108548A

KR20230108548A - Hydrogen production system using energy harvesting module

Info

Publication number: KR20230108548A
Application number: KR1020220004110A
Authority: KR
Inventors: 이승현; 이병선
Original assignee: (주)이맥이노베이션
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2023-07-18

Abstract

가공지선을 이용한 항공장애등 구동 전력 공급 및 에너지 하베스팅 시스템이 제공된다. 상기 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템은, 전력 생산/변환/이송 모듈, 상기 전력 생산/변환/이송 모듈에서 외부로 방출된 전자파를 이용하여 전력을 생산하는 에너지 하베스팅 모듈, 및 상기 에너지 하베스팅 모듈에서 생성된 전력을 이용하여, 물을 전기 분해하여 수소를 생성하는 수소 생산 시스템을 포함할 수 있다. A driving power supply and energy harvesting system for aviation obstacles using an overhead branch line is provided. The hydrogen production system using the energy harvesting module includes a power production/conversion/transport module, an energy harvesting module that generates power using electromagnetic waves emitted from the power production/conversion/transport module, and the energy harvesting module. It may include a hydrogen production system that generates hydrogen by electrolyzing water using the power generated by the heating module.

Description

Hydrogen production system using energy harvesting module}

본 출원은 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템에 관련된 것이다. This application relates to a hydrogen production system using an energy harvesting module.

화석 연료의 고갈로 대체 에너지를 개발하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 현재 각광받는 대체 에너지로는 원자력 에너지, 태양광 에너지, 풍력 에너지 및 조력 에너지 등이 있다. 원자력 에너지의 경우 방사능 폐기 물의 처리와 원자력 발전소의 건설에 막대한 비용이 소모되는 단점이 있으며, 태양광 에너지의 경우 발전 효율 이 투자 비용에 못 미치고 있으며, 풍력/조력 에너지의 경우 발전소의 설치 가능한 장소가 한정적이라는 단점이 있다.Due to the depletion of fossil fuels, many studies are being conducted to develop alternative energy. Alternative energies currently in the limelight include nuclear energy, solar energy, wind energy and tidal energy. In the case of nuclear energy, there is a disadvantage that huge costs are consumed in the treatment of radioactive waste and the construction of a nuclear power plant. In the case of solar energy, the power generation efficiency does not meet the investment cost. The downside is that it is limited.

이에 대한 대안으로, 특허 공개 공보 10-2011-0003455에서 개시된 것과 같이 전자파를 이용한 유도 발전기 등, TV, 컴퓨터 등 각종 전자 기기에서 발생하는 전자기파를 에너지원으로 활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.As an alternative to this, as disclosed in Patent Publication No. 10-2011-0003455, studies are being actively conducted to utilize electromagnetic waves generated from various electronic devices such as TVs and computers, such as induction generators using electromagnetic waves, as an energy source.

한편, 이를 위한 해결방안으로 수소를 에너지원으로 활용하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. Meanwhile, as a solution for this, various technologies for utilizing hydrogen as an energy source are being developed.

2020년 현재 수소 생산 시장은 약 1억톤 수준으로 1차 에너지 시장의 2% 수준이다. 하지만, 수소경제 확대로 2030년에는 4%, 2050년에는 10% 가까이 확대 될 전망이다. 이에 따라 수전해 및 연료전지 시장도 각각 2030년까지 300~400억달러로 성장할 것으로 보인다. 장기적으로 수소 생산 생태계는 2050년까지 2조달러의 잠재력을 가진 것으로 평가되고 있다. 1조달러가 수소생산 판매(4,000억달러) 및 수송/저장 인프라(6,000억달러)이며, 나머지가 수소 모빌리티, 발전/난방등 수소 활용 시장이다.As of 2020, the hydrogen production market is about 100 million tons, which is 2% of the primary energy market. However, with the expansion of the hydrogen economy, it is expected to expand by 4% in 2030 and close to 10% in 2050. Accordingly, the water electrolysis and fuel cell markets are expected to grow to $30-40 billion each by 2030. In the long term, hydrogen production ecosystems are estimated to have a $2 trillion potential by 2050. $1 trillion is for hydrogen production and sales ($400 billion) and transportation/storage infrastructure ($600 billion), and the rest is for hydrogen utilization markets such as hydrogen mobility and power generation/heating.

본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present application is to provide a hydrogen production system using an energy harvesting module.

본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 송전탑 및 변전소 등에 방출되는 전자파를 이용한 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present application is to provide a hydrogen production system using an energy harvesting module using electromagnetic waves emitted from transmission towers and substations.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 친환경 및 고효율의 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present application is to provide a hydrogen production system using an eco-friendly and highly efficient energy harvesting module.

본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present application is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 출원은 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템을 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present application provides a hydrogen production system using an energy harvesting module.

일 실시 예에 따르면, 상기 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템은, 전력 생산/변환/이송 모듈, 상기 전력 생산/변환/이송 모듈에서 외부로 방출된 전자파를 이용하여 전력을 생산하는 에너지 하베스팅 모듈, 및 상기 에너지 하베스팅 모듈에서 생성된 전력을 이용하여, 물을 전기 분해하여 수소를 생성하는 수소 생산 시스템을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the hydrogen production system using the energy harvesting module includes a power production/conversion/transport module and an energy harvesting unit that generates power using electromagnetic waves emitted from the power production/conversion/transport module. module, and a hydrogen production system generating hydrogen by electrolyzing water using the power generated by the energy harvesting module.

일 실시 예에 따르면, 상기 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템은, 상기 수소 생산 시스템에서 생성된 수소를 이용하여 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 전력 생산/변환/이송 모듈로 전달하는 연료전지 시스템을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the hydrogen production system using the energy harvesting module generates power using the hydrogen generated in the hydrogen production system and transfers the generated power to the power production/conversion/transport module. A battery system may be further included.

본 출원의 실시 예에 따르면, 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템이 제공된다. According to an embodiment of the present application, a hydrogen production system using an energy harvesting module is provided.

상기 에너지 하베스팅 모듈은 외부로 방출되는 전자파를 이용하여 전력을 생성할 수 있고, 상기 수소 생산 시스템은 상기 에너지 하베스팅 모듈에서 생성된 전력을 이용하여, 물을 전기분해하고 수소를 생성할 수 있다. 이에 따라, 친환경적인 그리고 실질적인 탄소 중립이 가능한 수소 생산 시스템이 제공될 수 있다. The energy harvesting module may generate electric power using electromagnetic waves emitted to the outside, and the hydrogen production system may electrolyze water and generate hydrogen using the electric power generated by the energy harvesting module. . Accordingly, a hydrogen production system capable of being environmentally friendly and substantially carbon neutral can be provided.

도 1 및 도 2는 본 출원의 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소 생산 시스템을 설명하기 위한 것이다. 1 and 2 are for explaining a hydrogen production system using an energy harvesting module according to an embodiment of the present application.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete, and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, although terms such as first, second, and third are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, what is referred to as a first element in one embodiment may be referred to as a second element in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiments. In addition, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, the terms "comprise" or "having" are intended to designate that the features, numbers, steps, components, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in this specification, "connection" is used to mean both indirectly and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 출원의 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 모듈을 이용한 수소생산 시스템이 제공된다. A hydrogen production system using an energy harvesting module according to an embodiment of the present application is provided.

구체적으로, 루프, 가공지선, 동판 안테나를 이용하여, 외부로 방출된 전자파를 이용하여 전력을 생성하며, 생성된 전력을 수소 생산 시스템으로 공급하여, 친환경적 그리고 고효율로 물을 전기 분해하여 수소를 생산할 수 있다. Specifically, electric power is generated using electromagnetic waves emitted to the outside using loops, overhead branch lines, and copper antennas, and the generated electric power is supplied to a hydrogen production system to produce hydrogen by electrolyzing water in an eco-friendly and highly efficient manner. can

상술된 바와 같이, 송전탑의 철탑 내부 및 빈 터의 유휴지를 이용하여 수소 생산 시스템을 설치하여 비용을 절감하고 경제성을 확보할 수 있으며, 외부로 방출되는 전자파를 이용하여 생산된 전력을 수소 생산에 활용하여 탄소 중립을 용이하게 구현할 수 있다. As described above, it is possible to reduce costs and secure economic feasibility by installing a hydrogen production system using the inside of the transmission tower and the idle land of the vacant lot, and use the electric power generated by using the electromagnetic waves emitted to the outside for hydrogen production. This makes it easy to achieve carbon neutrality.

또한, 송전철탑과 변전소를 이용한 손쉬운 수소 운반이 가능하고 수소의 저장의 용이성이 확보될 수 있고 송전철탑 주변의 지리적 영향으로 관정을 통해 용이하게 물을 확보하거나, 빗물을 저장하여 수소 생성을 위한 원료를 확보할 수 있다. In addition, it is possible to easily transport hydrogen using transmission towers and substations, and the ease of storing hydrogen can be secured, and water can be easily secured through wells due to the geographical influence around transmission towers, or rainwater can be stored as a raw material for hydrogen generation. can be obtained.

구체적으로, 도 1에 도시된 멀티 탭 트랜스포머를 이용한 에너지 하베스팅 모듈에서, PWM 스위칭 회로를 접목하여 수소 새산 시스템에 탄소 또는 백금 단자를 통해 전력을 공급하고, 물이 저장된 용기의 양극에서 생성되는 산소는 외부로 유출하고, 음극에서 생성되는 수소를 저장할 수 있고, 생성 및 저장된 수소는 연료 전지를 이용하여 발전할 수 있다. 수소를 이용하여 생성된 전력은 송전탑을 이용하여 공급할 수 있다. Specifically, in the energy harvesting module using a multi-tap transformer shown in FIG. 1, a PWM switching circuit is grafted to supply power to a hydrogen acid system through a carbon or platinum terminal, and oxygen generated at the anode of a container in which water is stored. can leak out and store hydrogen generated at the cathode, and the generated and stored hydrogen can generate power using a fuel cell. Electric power generated using hydrogen can be supplied using transmission towers.

또한, 일 실시 예에 따르면, 드라이버 칩을 이용하여 펄스파로 변조하고 커패시터로 조절하여 약 500kHz로 변조하여 EMC 필터를 경유하여 모스펫의 게이트로 들어가고 소스에는 직류 전류를 공급하여 약 500kHz의 사각 또는 톱비 펄스파를 생성하고, 이를 트?喧보? 이용하여 전압을 조절한 후, 다이오드로 직류로 만들고, 커패시터를 이용해 완전하게 직류로 변환 후, 수소 생성 시스템에 공급할 수 있다. In addition, according to one embodiment, the pulse wave is modulated using a driver chip, modulated with a capacitor, modulated at about 500 kHz, entered into the gate of the MOSFET through an EMC filter, and a direct current is supplied to the source to generate a square or sawtooth pulse of about 500 kHz. Create a spa, and view it. After regulating the voltage using a diode, it can be made into direct current by a diode, and after completely converted into direct current by using a capacitor, it can be supplied to the hydrogen generation system.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

Claims

power generation/conversion/transfer modules;
an energy harvesting module that generates power using electromagnetic waves emitted from the power production/conversion/transport module; and
A hydrogen production system using an energy harvesting module comprising a hydrogen production system generating hydrogen by electrolyzing water using the power generated by the energy harvesting module.

According to claim 1,
The hydrogen production system using an energy harvesting module further comprising a fuel cell system that generates power using the hydrogen generated in the hydrogen production system and transfers the generated power to the power production/conversion/transport module.