WO2023167524A1 - 지문 타입 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치 - Google Patents

지문 타입 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치 Download PDF

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WO2023167524A1
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hydrogen
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panel module
module
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신상용
박영우
신재언
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신상용
박영우
신재언
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Definitions

  • the present invention is installed between a hydrogen fuel cell stack and a hydrogen gas supply device to activate hydrogen to a high energy level in a high-density electric flux in advance before hydrogen is supplied to the hydrogen fuel cell stack, or By ionizing and implanting, ionization proceeds with only a small amount of energy absorbed in the ionosphere of the existing hydrogen fuel cell, and the efficiency of dilution is increased.
  • This physical assisted activation/ionization process is a technology related to an amplifying (turbo)/accelerating device that can generate a lot of electricity with higher efficiency during the electricity generation process of the hydrogen fuel cell stack.
  • hydrogen energy has the possibility of obtaining hydrogen by electrolysis of water that exists indefinitely, and energy can be created by reacting it with air, and hydrogen can be produced in various ways such as methane and natural gas separation, and It is attracting more attention than other renewable energies because it does not generate pollutants, moreover, it does not generate noise when generating energy, has high energy generation efficiency, and is widely applicable to various electricity generating equipment.
  • hydrogen and oxygen the fundamental materials of a hydrogen fuel cell, exist as the most abundant elements on Earth. Accordingly, among other renewable energies, especially hydrogen, more research is being conducted.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Registration No. 10-2200739 (Announcement date: January 12, 2021)
  • the problem to be solved by the present invention is that, before hydrogen used in a hydrogen fuel cell stack is completely ionized (2H + + 2e) in the cell's electrolyte, only a part of it is activated (H 2 * ) from various catalysts, and the majority is not activated, so that the overall electricity It is intended to solve the problem of low occurrence and, accordingly, the problem of low economic feasibility of hydrogen fuel cells. That is, an object of the present invention is to induce a high-efficiency electricity production method by maximally activating hydrogen gas and increasing the ionization rate at the same time.
  • the hydrogen activation / ionization accelerator having a laminated structure of various types of fingerprint type panels (hereinafter referred to as “fingerprint panels”) of the present invention includes a hydrogen supply device (A) and a hydrogen fuel cell stack (B ), and the ultra-high density electric flux formed inside it ionizes (2H + + 2e) and activates (H 2 ) the hydrogen gas at the same time, then supplies it to the hydrogen fuel cell stack,
  • a basic hydrogen fuel cell stack hydrogen can be ionized more easily and efficiently, increasing the rate of electricity generation.
  • an accommodation space is formed inside, and a gas inflow passage communicates with the accommodation space at one end and is connected to the hydrogen supply device, and the other end communicates with the accommodation space and is connected to the hydrogen fuel cell.
  • the first fingerprint-type panel module includes a fingerprint-type panel module and an intervening module interposed between the first fingerprint-type panel module and the second fingerprint-type panel module so that the overlapping hole overlaps the connection hole, including a plurality of overlapping holes.
  • a fingerprint panel unit is connected to the positive electrode of the power supply and the second fingerprint panel module is connected to the negative electrode of the power supply to activate/ionize hydrogen flowing between the first fingerprint panel module and the second fingerprint panel module.
  • the fingerprint panel since the fingerprint panel has a concentric circular concavo-convex shape with a sharp end, it suppresses up/down/left/right twisting and bending and also prevents electrical shorts of negative/positive electrodes.
  • the sharp blade shape has two advantages in that it can easily extract electrons from hydrogen atoms (Field Emission Electron) because the high-density line electric flux forms a very high electric field there.
  • the first fingerprint type panel module and the second fingerprint type panel module may include a plurality of receiving grooves formed on one side and the other side. And one connection hole formed in the first fingerprint type panel module, one overlapping hole formed in the intervening module, and one connection hole formed in the second fingerprint type panel module, the first fingerprint type panel module, the intervening module and the second fingerprint A fixing rod portion for fixing the template module may be included.
  • one end is connected to the first fingerprint-type panel module and the other end is connected to the second fingerprint-type panel module, and hydrogen ionized by high-density electric field flux between the first fingerprint-type panel module and the second fingerprint-type panel module Since the electrons generated from this are generated before being injected into the fuel cell stack, they are joined to the electricity generated by the existing hydrogen fuel cell or charged to the auxiliary battery and used when necessary. This process occurs repeatedly N times, greatly improving the overall electricity generation rate.
  • the present invention repeatedly activates/ionizes hydrogen several times to increase the activation energy of hydrogen, and then supplies ionized hydrogen (2H + + 2e) and hydrogen (H 2 * ) with high activation energy to the hydrogen fuel cell. It allows the battery to generate a lot of electricity.
  • the present invention activates hydrogen to an ionization energy level through ultra-high density electric flux, raises it to -1.5 ⁇ 0.0eV, and then ionizes electrons in the ground state from hydrogen atoms in the ionosphere of a hydrogen fuel cell stack. By applying energy to the activated hydrogen, electrons are readily released from the hydrogen, greatly increasing the ionization rate of the hydrogen.
  • the present invention improves the electricity generation efficiency of a hydrogen fuel cell stack into which ionized hydrogen is introduced, and enables activation and ionization of hydrogen only by a physical method without using a chemical method.
  • the present invention allows electricity generated in the process of activating and ionizing hydrogen several times to be joined to electricity generated in an existing hydrogen fuel cell structure or stored in a battery, and then output and used when necessary. That is, the present invention can increase the rate of electricity generation by amplifying hydrogen ionization (2H + + 2e) and activated hydrogen (H 2 * ) several times.
  • the present invention can be used semi-permanently because there is no corrosion/abrasion because all the internal components and materials interact physically with pure (99.99999%) hydrogen gas.
  • the present invention is not limited to the fuel cell of a passenger car, and is applied to construction machinery and ships, such as forklifts, excavators, yachts, drones, salvage ships, and internal generators of passenger ships, so that the performance of fuel cells can be improved.
  • the present invention is regarded as an amplification (turbo) / acceleration device that can improve the performance and efficiency of a hydrogen battery by being applied to various equipment using a hydrogen battery.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a use state of a hydrogen activation/ionization accelerator having a laminated fingerprint panel structure according to an embodiment of the present invention with an amplifying (turbo)/accelerating device added to an existing hydrogen fuel cell system.
  • FIG. 2 is a perspective view of the entire overall external appearance of the hydrogen activation/ionization accelerator having the laminated structure of the fingerprint panel of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the activation/hydrogen ionization accelerator having the laminated structure of the fingerprint panel of FIG. 2 in large units.
  • FIG. 4 is a view showing a fingerprint panel unit in which a plurality of fingerprint-type panel modules are stacked while maintaining a certain interval.
  • 5 to 7 are side exploded views showing the fingerprint panel part shown in FIG. 4 in detail.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which hydrogen is introduced into the fingerprint panel unit.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a hydrogen activation/ionization accelerator having a fingerprint panel laminated structure according to an embodiment of the present invention of FIG. 2 taken along line II'.
  • 10 to 13 show a strong high-density electric field flux distribution in the fingerprint panel laminated structure according to an embodiment of the present invention (a) and hydrogen activated by the electric field strength (b) or ionized at the anode (c) to emit electrons and the anode hydrogen (2H + : Proton) easily absorbs (d) electrons from copper, which has a lower ionization energy than hydrogen at the cathode (copper) with a strong point positive charge, becomes neutral, and generates electricity several times repeatedly, overlapping N times. A point drawing that generates electricity.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a use state of a hydrogen activation/ionization accelerator having a laminated fingerprint panel structure according to an embodiment of the present invention with an amplifying (turbo)/accelerating device added to an existing hydrogen fuel cell system.
  • the hydrogen activation/ionization accelerator (1) having a fingerprint panel laminated structure repeatedly activates and It ionizes and increases the activation energy of the entire hydrogen and supplies it to the hydrogen fuel cell stack (B) so that a lot of electricity can be produced in the hydrogen fuel cell stack (B).
  • the electricity generated by ionization here can be joined to electricity generated by the existing hydrogen fuel cell or separately charged in the auxiliary battery 11 and reused when necessary.
  • the present invention repeatedly amplifies hydrogen ionization (2H + +2e) and activated hydrogen (H 2 * ) several times and supplies it to the hydrogen fuel cell stack (B), so that the electricity of the hydrogen fuel cell stack (B) may increase incidence.
  • the hydrogen activation/ionization accelerator (1) having a laminated structure of a concave-convex panel with a sharp edge is not limited to a fuel cell of a passenger car, but is used for construction machinery and ships such as forklifts, drones, excavators, yachts, salvage ships, and passenger ships. It is applied to an internal generator, etc. so that the performance of the fuel cell can be improved.
  • the present invention can solve the problem of the current hydrogen fuel cell stack (B), that is, the problem of not generating enough power with the supplied hydrogen.
  • FIG. 2 is a perspective view of the entire overall appearance of the hydrogen activation/ionization accelerator having the fingerprint panel laminated structure of FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the activation/hydrogen ionization accelerator having the fingerprint panel laminated structure of FIG. 2 in large units. am.
  • a hydrogen activation/ionization accelerator 1 having a fingerprint panel laminated structure includes a case part 10 and a fingerprint panel part 20 .
  • the fingerprint panel unit 20 becomes a panel that activates and divorces hydrogen.
  • the hydrogen activation/ionization accelerator 1 having a laminated fingerprint panel structure may include an auxiliary battery 11 .
  • the case part 10 is activated and ionized in a passage through which the hydrogen activation/ionization accelerator 1 moves before the hydrogen introduced through the hydrogen supply device A is injected into the hydrogen fuel cell stack B.
  • Such a case part 10 may be composed of a cover module 110 having an accommodation space 100 therein and a body module 120 having an accommodation space 100 formed therein and being connected to the cover module 110.
  • the cover module 110 and the body module 120 may be formed as shown in FIGS. 2 and 3 .
  • a cylindrical gas inlet cylinder 111 is formed at one end of the cover module 110 and a cylindrical gas outlet cylinder 121 for discharging activated/ionized hydrogen may be formed at the other end of the body module 120.
  • the gas inlet cylinder 111 of the cover module 110 has an inlet screw module 1111 so that hydrogen supplied from the hydrogen supply device A can be smoothly injected into the accommodation space inside the case unit 10. can be installed
  • the inlet screw module 1111 may be a module formed in various shapes with spiral blades.
  • FIG. 4 is a view showing a fingerprint panel unit in which a plurality of fingerprint-type panel modules are stacked at regular intervals
  • FIGS. 5 to 7 are side exploded views showing the fingerprint panel unit shown in FIG. 4 in detail
  • 8 is a view showing a state in which hydrogen is introduced into the fingerprint panel unit.
  • the fingerprint panel unit 20 increases the ionization rate by repeatedly activating the incoming hydrogen several times by forming a high-density electric field flux with DC electricity applied from the outside.
  • the fingerprint panel unit 20 allows hydrogen entering the inside to be ionized immediately as it passes through sharp bends, generates electricity, and increases activation energy while the remaining hydrogen rotates along the curved irregularities to enter the hydrogen fuel cell stack (B). It is a structure that can easily ionize and increase the overall electricity generation efficiency.
  • the fingerprint panel unit 20 includes a plurality of fingerprint-type panel modules 210.
  • the plurality of fingerprint-type panel modules 210 include a first fingerprint-type panel module 211 connected to the positive end of the external power supply and a second fingerprint-type panel module connected to the negative end of the external power supply. (212).
  • the fingerprint panel unit 20 has a structure in which the first fingerprint-type panel module 211 and the second fingerprint-type panel module 212 are stacked at regular intervals, forming a special ultra-high-density electric field flux region.
  • the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212 both have a plurality of sharp concave-convex circular mountains 2101 and a plurality of sharp concave-convex circular mountains formed by drawing concentric circles from the center to the outside. It includes a sharp concave-convex circular bone 2102 formed between (2101). And it includes a plurality of connection holes 2103 formed at one end and the other end.
  • the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212 include a plurality of receiving grooves 2104 formed on one side and the other side.
  • the first fingerprint-type panel module 211 is disposed on one surface of the second fingerprint-type panel module 212 in an inverted shape of the second fingerprint-type panel module 212.
  • an interposition module 220 and a plurality of space forming modules 230 may be interposed between the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212 .
  • the interposition module 220 is formed with a plurality of overlapping holes 221 so that the plurality of overlapping holes 221 overlap the plurality of connecting holes 2103, respectively, so that the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint It may be interposed between the template module 212.
  • a part of the space forming module 230 is accommodated in the receiving groove 2104 formed in the first fingerprint type panel module 211, and the remaining part is accommodated in the second fingerprint type panel module 212. It is accommodated in the formed receiving groove 2104.
  • the space formation module 230 is formed in plurality, supports the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212, and supports the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module.
  • a sagging shape does not occur from one side of the module 212 to the center and from the center to the other side, and an electrical short is prevented from occurring while maintaining a predetermined interval.
  • the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212 are spaced apart at regular intervals through the space forming module 230, and as shown in FIGS. 7 and 8, the first fingerprint type panel module 212 A space D is formed between the panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212.
  • the space D is the main space where the electric field flux with the highest density exists and ionizes the hydrogen gas, and the other fingerprint concavo-convex part becomes a space that mainly induces activation.
  • hydrogen passes straight through the formed space or rotates in the fingerprint concave-convex space, receives activation energy, and is finally ionized when passing through the space (D), generating electricity and moving to the hydrogen fuel cell stack (B).
  • connection hole 2103 in the first fingerprint type panel module 211 one overlapping hole 221 formed in the interposition module 220, and one connection hole formed in the second fingerprint type panel module 212
  • the fixing rod part 30 as shown in FIG. 4 is inserted so that the plurality of first fingerprint type panel modules 211 and the plurality of second fingerprint type panel modules 212 are stably fixed.
  • the fixed rod unit 30 is inserted into the connecting hole 2103 formed in the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212 and the overlapping hole 221 of the interposition module 220, and The fingerprint type panel module 211, the interposition module 220 and the second fingerprint type panel module 212 are stably fixed.
  • DC electricity is applied to the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212 in a state where the plurality of first fingerprint type panel modules 211 and the second fingerprint type panel module 212 are fixed. Then, a high density electric field flux is formed between the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212. More specifically, between the sharp concave-convex circular mountain 2101 of the first fingerprint-type panel module 211 and the sharp concave-convex circular mountain 2101 of the second fingerprint-type panel module and the sharp concavo-convex shape of the first fingerprint-type panel module 211 A high-density electric field flux is formed between the circular bone 2102 and the sharp concave-convex circular bone 2102 of the second fingerprint type panel module.
  • These various high-density electric field fluxes ionize hydrogen introduced into the space D between the first fingerprint-type panel module 211 and the second fingerprint-type panel module 212 and increase activation energy. That is, the first fingerprint type panel module 211 and the second fingerprint type panel module 212 are connected to the negative/positive electrodes of the external DC power supply to form an electric field, and a part of the hydrogen introduced from the hydrogen supply device (A) It ionizes and increases the active energy of the remaining hydrogen, thereby increasing the electricity generation rate of the entire hydrogen fuel cell stack.
  • the hydrogen activation/ionization accelerator having a fingerprint panel laminated structure of the present invention cationizes/neutralizes hydrogen and the process of charging the auxiliary battery unit from the process of ionizing hydrogen in detail.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a hydrogen activation/ionization accelerator having a fingerprint panel laminated structure according to an embodiment of the present invention of FIG. 2 taken along line II';
  • 10 to 13 show a strong high-density electric field flux distribution in the fingerprint panel laminated structure according to an embodiment of the present invention (a) and hydrogen is activated by the electric field strength (b) or ionized at the anode (c) to emit electrons and the anode hydrogen (2H + : Proton) easily absorbs (d) electrons from copper, which has a lower ionization energy than hydrogen at the cathode (copper) with a strong point positive charge, becomes neutral, and generates electricity several times repeatedly, overlapping N times. A point drawing that generates electricity.
  • the first fingerprint type panel module 211 is connected to the positive electrode of the DC power supply and the second fingerprint type panel module 212 is sequentially connected to the negative electrode of the power supply. It includes a fingerprint panel unit 20 that alternately connects all fingerprint-type panel modules to ionize hydrogen introduced between the first fingerprint-type panel module 211 and the second fingerprint-type panel module 212 .
  • the hydrogen activation/ionization accelerator 1 having a laminated fingerprint panel structure
  • direct current is applied to the fingerprint panel unit 20 through an external power supply unit C, and the hydrogen supply unit A passes through the fingerprint panel unit 20.
  • hydrogen is supplied.
  • the inlet screw module 1111 diffuses the hydrogen injected from the hydrogen supply device A into the accommodation space 100 of the case unit 10 as wide and uniform as possible in a spiral vortex flow over the entire space.
  • the plurality of fingerprint panel units 20 to which electricity is applied form a high-density electric field flux and ionize/activate hydrogen supplied from the hydrogen supply device.
  • the first fingerprint type panel module 211 when direct current is applied to the fingerprint panel unit 20, in the first fingerprint type panel module 211, a positive electric field generated from both electrodes is generated, and a second fingerprint type panel module 211 generates a positive electric field.
  • the panel module 212 a negative electric field generated from the negative electrode is generated, and a high-density electric field flux is formed between the first fingerprint-type panel module 211 and the second fingerprint-type panel module 212.
  • the positive electric field generated at the positive electrode activates the hydrogen molecule (H 2 ) through energy greater than the nuclear force in which the electrons are combined.
  • the negative electric field generated at the negative electrode forms the repulsive force of the shared electrons of the hydrogen molecule (H 2 ) and causes the shared electrons to bounce off the hydrogen molecule, thereby activating the hydrogen molecule.
  • the activated hydrogen moves to the plurality of sharp concave-convex circular mountains 2101 of the first fingerprint-type panel module 211 connected to the positive electrode, and the sharp concave-convex circular mountains of the first fingerprint-type panel module 211.
  • As electrons are released from it is cationized (2H + +2e).
  • cationized hydrogen that is, protons move quickly to the second fingerprint type panel module 212 connected to the negative electrode by the strong repulsive force of the positive electrode and the electric field and the strong attraction of the negative electrode electric field.
  • the cationized hydrogen (2H + ) that has moved to the second fingerprint type panel module 212 absorbs electrons (2e - ) through copper whose ionization energy of the second fingerprint type panel module 212 is lower than that of hydrogen ( Field Emission Electron) is transformed into hydrogen molecules (H 2 ), that is, neutral hydrogen, and current generation is additionally added by electron movement.
  • H 2 hydrogen molecules
  • the deformed hydrogen molecule (H 2 ) moves to the first fingerprint-type panel module 211 connected to the positive electrode and becomes cationized, and the cationized hydrogen goes to the second fingerprint-type panel module 212 connected to the negative electrode again. As it moves, it is transformed into neutral hydrogen (H 2 ).
  • the hydrogen supplied from the hydrogen supply device (A) is repeatedly supplied with electricity while continuously going through the above process, that is, an activated state, then an ionized state, and then a neutralized state. Occurs. Hydrogen that has undergone ionization and neutralization has high excited energy, and allows the hydrogen fuel device to smoothly and repeatedly produce electricity to increase power generation.
  • the plurality of fingerprint panel units 20 convert hydrogen (H 2 ) supplied from the hydrogen supply device (A) through a strong negative/positive electric field to Excited State (H 2 * ) ⁇ Ionized (2H). + +2e) ⁇ Neutralized (H 2 ) transforms and extracts electrons from hydrogen (H 2 ) (Field Emission Electron). And as shown in FIGS. 12 and 13 , electrons extracted from hydrogen are moved to the auxiliary battery unit 11 and the auxiliary battery unit 11 is charged. Alternatively, the electricity generated in the fingerprint panel unit 20 may be added to the power generation amount of the existing hydrogen fuel cell.
  • the excited state (H 2 * ) means hydrogen at an energy level in which the activation energy is increased due to the phosphorus/repulsive force of the electric field and can be easily ionized.
  • Ionized (2H + +2e) means protons (H + ) that move to the cathode by electrostatic force because electrons are released by the electric field at the anode and become anode protons.
  • neutralized hydrogen (H 2 ) becomes hydrogen formed when 2 protons (H + ) moved to the cathode absorb 2 electrons by a high-density anode point charge electric field.
  • the present invention transforms hydrogen gas into three states such as H 2 , 2H + +2e, and H 2 * through the high-density electric field of the cathode and anode, and improves the performance of the hydrogen fuel cell stack (B). In addition, it generates a lot of electricity while transforming hydrogen gas into electrostatic dynamics, and stores or joins existing electricity generation or charges an auxiliary battery for later use. In addition, the present invention transforms hydrogen into various states, stores the generated electricity in the auxiliary battery unit 11, and then applies it to the fingerprint panel unit 20 later, so that the driving efficiency of the fingerprint panel unit can be increased. do.
  • case part 11 auxiliary battery part
  • cover module 120 body module
  • 210 a plurality of fingerprint fingerprint-type panel modules
  • connection hole 2104 receiving groove
  • first fingerprint type panel module 212 second fingerprint type panel module
  • Intervening module 221 Intermediate hole
  • space forming module 30 fixed rod portion

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Abstract

본 발명은 수소연료전지와 수소공급장치 사이에 설치되어, 수소연료전지에 공급되는 수소를 고밀도 선분 전기장 힘으로 활성화하여 높은 에너지 상태로 수소연료전지 Stack에 공급하므로 수소연료전지의 전리층 촉매에서 낮은 에너지로 활성화/이온화율을 향상시켜 수소와 산소의 결합률을 높여 많은 양의 전기를 발전시킬 수 있는 증폭(Turbo)/촉진 역할을 한다.

Description

지문 타입 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치
본 발명은 수소연료전지스택(Fuel Cell Stack)과 수소기체 공급장치 사이에 설치되어 수소가 수소연료전지스택으로 공급되기 전 미리 수소를 고 밀도 전기장 선속(Electric Flux)에서 높은 에너지 준위로 활성화하거나 또는 이온화하여 주입시켜 기존 수소연료전지의 전리층에서 적은 에너지 흡수만으로도 이온화가 진행되며 이혼화의 효율을 높인다. 이러한 물리적 보조 활성화/이온화 진행은 수소연료전지스택의 전기발생 과정에 많은 전기를 보다 높은 효율로 생성할 수 있는 증폭(Turbo)/촉진하는 장치와 관련된 기술이다.
최근 10년간 대한민국의 에너지 소비는 매년 10% 이상 증가율을 기록하고 있다. 에너지 소비 증가율에 따라 온실 가스 배출량은 상대적인 비례로 증가한다. 현재, 전세계적으로 온실 가스 배출량을 줄일 수 있는 신 재생에너지에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있는 상황에서 여러 가지 응용과 적용 면에서 본 개발품은 주도적 적용/응용역할을 할 수 있는 부분이다.
활발하게 개발되고 있는 신 재생에너지 가운데 수소연료전지의 터보 역할 장치, 태양 열에너지 및 다양한 형태의 대체 에너지에 응용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 특히, 수소에너지는 무한히 존재하는 물을 전기 분해하여 수소를 얻을 수 있는 가능성이 있고 이를 공기와 반응시켜 에너지를 만들어 낼 수 있으며 메탄, 천연 가스 분리 등 다양한 방법으로 수소를 생성할 수 있다는 점, 그리고 공해물질을 발생시키지 않는 점, 더욱이 에너지를 만들어 낼 때 소음을 발생시키지 않고 에너지 생성 효율이 높으며 각종 전기발생 장비에 적용이 광범위 하다는 점 등에서 다른 신 재생에너지 보다 큰 관심을 받고 있다. 그리고 수소연료전지 근본 재료인 수소와 산소는 지구에서 가장 많은 원소로 존재하고 있다. 이에, 다른 신 재생에너지 중에 특히 수소는 보다 더 많은 연구가 진행되고 있다.
그러나, 현재까지 개발된 대다수의 수소연료전지 및 이와 연결되는 장치는 수소에너지를 기존 수소연료전지가 갖고 있는 기능 보다 더 높은 효율의 전기에너지로 변환시키지 못하는 한계점을 갖고 있으며 작동 온도(Operating Temperature)가 높다는 문제점을 갖고 있으며 현재 기존의 수소연료전지 전리층에서 촉매작용으로 이온화/활성화된 수소를 대량으로 증폭시키는데 한계가 있어 효율을 최대로 높이지 못하는 문제를 갖고 있다.
[특허문헌 1] 대한민국 등록특허 제10-2200739호(공고일자:2021년01월12일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수소연료전지스택에서 사용되는 수소가 Cell의 전해질에서 완전히 이온화(2H+ + 2e)되기 전 각종 촉매로부터 일부만 활성화(H2 *)되고 대다수는 활성화되지 않아 전체적인 전기발생이 낮은 문제, 그리고 이에 따라 수소연료전지의 경제성이 높지 못한 문제를 해결하고자 한다. 즉, 본 발명은 수소 기체를 최대로 활성화와 동시에 이온화율을 증가시켜 고효율 전기생산 방법을 유도하는 것이 목적이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다양한 형태의 지문 타입 패널(이후 “지문패널”로 칭함) 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치는, 수소공급장치(A)와 수소연료전지스택(B) 사이에 설치된 구조로서 그 내부에서 형성된 초고밀도 전기장 선속(Ultra-high density electric flux)은 수소 기체를 이온화(2H+ + 2e) 및 활성화(H2)를 동시에 시킨 후 수소연료전지스택에 공급하며 기본 수소연료전지스택에서 수소가 보다 쉽고 효율적으로 이온화되며 전기 발생율을 높일 수 있다.
이러한 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치는 내부에 수용공간이 형성되고 일단에 수용공간과 연통하여 수소공급장치와 연결되는 가스유입통과, 타단에 수용공간과 연통하여 수소연료전지와 연결되는 활성화/이온화된 수소 가스 배출통이 형성된 케이스부; 및 중앙에서 외측 방향으로 동심 원형을 그리며 복수 개의 원형 산과 원형 골(산과 골 끝은 날카로운 요철로 지문 형태의 동심원 모양) 그리고 일단과 타단에 복수 개의 연결홀이 형성된 제1지문형판넬모듈과 제2지문형판넬모듈 그리고 복수 개의 중첩홀을 포함하여, 중첩홀이 연결홀과 중첩되도록 제1지문형판넬모듈과 제2지문형판넬모듈 사이에 개재되는 개재모듈을 포함해 제1지문형판넬모듈이 전원장치의 양전극과 연결되고 제2지문형판넬모듈이 전원장치의 음전극과 연결되어 제1지문형판넬모듈과 제2지문형판넬모듈 사이로 유입되는 수소를 활성화/이온화시키는 지문판넬부를 포함한다.
여기서 지문 패널은 끝이 날카로운 동심 원형 요철 모양이므로 상하/좌우 뒤틀림과 휨을 억제하고 또한 음/양극의 전기적 Short를 방지한다. 날카로운 칼날 모양은 그 곳에서 고밀도 선분 전기장 선속(Line Electric Flux)이 매우 높은 전기장을 형성하므로 수소원자에서 쉽게 전자를 추출(Field Emission Electron) 할 수 있는 두 가지 장점을 갖고 있다.
제1지문형판넬모듈과 제2지문형판넬모듈은 일측면과 타측면에 형성된 복수 개의 수용홈을 포함할 수 있다. 그리고 제1지문형판넬모듈에 하나의 연결홀과 개재모듈에 형성된 하나의 중첩홀 그리고 제2지문형판넬모듈에 형성된 하나의 연결홀을 관통하며 제1지문형판넬모듈, 개재모듈 및 제2지문형판넬모듈을 고정하는 고정막대부를 포함할 수 있다. 또한, 일단이 제1지문형판넬모듈과 연결되고, 타단이 제2지문형판넬모듈과 연결되어, 제1지문형판넬모듈과 제2지문형판넬모듈 사이에 고밀도 전기장 선속에 의해 이온화된 수소로 부터 발생된 전자는 Fuel Cell Stack에 주입하기 전에 발생된 전자이므로 기존의 수소연료전지 발생한 전기에 합류하거나 또는 보조 배터리 부에 충전하여 필요 시 사용한다. 이러한 과정이 반복적으로 N번 일어나 전체적인 전기 발생률을 크게 향상시킨다.
본 발명은 반복적으로 수소를 여러 번 활성화/이온화 시키면서 수소의 활성화 에너지를 높인 후, 수소연료전지에 이온화된 수소(2H+ + 2e) 및 활성화 에너지가 높은 수소(H2 *)를 공급해주므로 수소연료전지에서 많은 전기가 생성될 수 있도록 한다. 본 발명은 초고밀도 전기장 선속(Electric Flux)을 통해 수소를 이온화 에너지 준위 상태로 활성화시켜 -1.5 ~ 0.0eV까지 올려준 후, 수소연료전지스택의 전리층에서 수소원자에서 기저 상태의 전자를 이온화 시키는데 필요한 에너지를 활성화된 수소에 인가하여 수소에서 전자가 쉽게 방출되어 수소의 이온화율을 크게 증가시킨다. 본 발명은 이온화된 수소를 유입한 수소연료전지스택의 전기 발생효율을 향상시키며 화학적 방법을 사용하지 않고 물리적인 방법만으로 수소를 활성화(Activation) 및 이온화(Ionization)시킬 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명은 수소를 여러 번 활성화 및 이온화시키는 과정에서 발생된 전기를 기존의 수소연료전지 구조에서 발생한 전기에 합류시키거나 배터리에 저장한 후 필요 시, 전기를 출력하여 사용할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명은 수소의 이온화(2H+ + 2e) 및 활성화된 수소(H2 *)를 여러 번 증폭시켜 전기 발생률을 높일 수 있다.
이와 같은 본 발명은 내부 구성 모든 물질들과 재료들이 순수(99.99999%)한 수소기체와 물리적 상호작용하므로 부식/마모 등이 없어 반 영구적으로 사용이 가능하다.
아울러, 본 발명은 승용차의 연료전지에 한정되지 않고, 건설용 기계 및 선박, 일례로 지게차, 굴삭기 그리고 요트, 드론, 인양선, 여객선의 내부 발전기 등에 적용하여 연료전지의 성능이 향상될 수 있도록 한다. 다시 말해, 본 발명은 수소전지를 이용하는 각종 장비에 적용되어 수소전지의 성능과 효율을 향상시킬 수 있는 증폭(Turbo)/촉진장치로 본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 사용상태를 기존 수소연료전지 시스템에 증폭(Turbo)/촉진 장치가 추가로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 전체 종합 외형 사시도이다.
도 3은 도 2의 지문패널 적층 구조를 가지는 활성화/수소 이온화 촉진장치의 큰 단위로 분해한 사시도이다.
도 4는 복수 개의 지문형지문형판넬모듈이 일정 간격을 유지하며 적층된 지문판넬부를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 4에 나타난 지문패널부를 구체적으로 나타낸 측면 분해 도면이다.
도 8은 지문패널부의 내부로 수소가 유입되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치를 I-I'선으로 절단한 적층 단면도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 지문패널 적층 구조에서 강력한 고밀도 전기장 선속 분포(a)와 전기장 세기에 의해 수소를 활성화(b) 시키거나 양극에서 이온화(c)하여 전자를 방출시키고 양극 수소(2H+: Proton)는 강력한 점 양전하로 음극(구리)에서 이온화 에너지가 수소보다 낮은 구리로부터 쉽게 전자를 흡수(d)하여 중성이 되면서 전기를 여러 번 반복 생성하여 중첩적으로 N번 전기를 생성하는 한 Point 도면이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 설명을 통해 본 발명의 실시예의 이점 및 특징들이 명확해질 것이다. 그러나, 도면 및 설명을 통해 명확해진 본 발명은 이하 개시된 실시예에 한정되지는 않는다. 본 발명은 오로지 청구항에 의해 정의되며 청구항에 기재된 내용에 따라 한정된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 통상의 기술자가 본 발명을 온전히 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조해 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 이온화 촉진장치에 대해 개괄적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 사용상태를 기존 수소연료전지 시스템에 증폭(Turbo)/촉진 장치가 추가로 나타낸 블록도이다.
지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 기존에 장착된 수소공급장치(B)에서 공급되는 수소가 활성화/이온화 촉진장치(HIB)를 통과할 때, 수소를 반복적으로 활성화 및 이온화 시키며 전체적인 수소의 활성화 에너지를 높여 수소연료전지스택(B)에 공급하여 수소연료전지스택(B)에서 많은 전기가 생산될 수 있도록 한다. 여기서 이온화되어 발생된 전기는 기존 수소연료전지 발생 전기에 합류하거나 아니면 따로 보조 배터리(11)에 충전하여 필요 시 재사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 수소의 이온화(2H++2e) 및 활성화된 수소(H2 *)를 반복적으로 여러 번 증폭시켜 수소연료전지스택(B)에 공급하므로 수소연료전지스택(B)의 전기발생율을 증가시킬 수 있다. 이러한 끝이 날카로운 지문 형태 요철 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 승용차의 연료전지에 한정되지 않고 건설용 기계 및 선박 일례로 지게차, 드론, 굴삭기 그리고 요트, 인양선, 여객선의 내부 발전기 등에 적용하여 연료전지의 성능이 향상될 수 있도록 한다.
이를 통해, 본 발명은 현재 수소연료전지스택(B)이 가지는 문제점 즉, 공급되는 수소로 충분한 전력을 만들어 내지 못한 문제를 해결할 수 있다.
이후, 도 2 내지 도 3을 참조하여 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치를 구성하는 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1의 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 전체 종합 외형 사시도이고, 도 3은 도 2의 지문패널 적층 구조를 가지는 활성화/수소 이온화 촉진장치의 큰 단위로 분해한 사시도이다.
지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 케이스부(10), 지문판넬부(20)를 포함한다. 여기서, 지문판넬부(20)는 수소를 활성화 및 이혼화시키는 판넬이 된다. 아울러, 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 보조배터리(11)를 포함할 수 있다. 이러한 케이스부(10)는 수소공급장치(A)를 통해 유입되는 수소가 수소연료전지스택(B)로 주입되기 전 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)를 이동하는 통로에서 활성화 및 이온화가 이루어진다.
이와 같은 케이스부(10)는 내부에 수용공간(100)이 형성된 커버모듈(110) 그리고 내부에 수용공간(100)이 형성되어 커버모듈(110)과 연결되는 몸통모듈(120)로 구성될 수 있다. 여기서, 커버모듈(110)과 몸통모듈(120)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 형성될 수 있다. 이때, 커버모듈(110)의 일단에는 원통형의 가스유입통(111)이 형성되고 몸통모듈(120)의 타단에는 활성화/이온화된 수소를 배출하는 원통형의 가스배출통(121)이 형성될 수 있다. 여기서, 커버모듈(110)의 가스유입통(111)에는 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소가 케이스부(10)의 내부의 수용공간으로 원활하게 주입될 수 있도록 유입스크류모듈(1111)이 설치될 수 있다. 유입스크류모듈(1111)은 날이 나선형인 다양한 모양으로 형성된 모듈이 될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 지문판넬부에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 복수 개의 지문형지문형판넬모듈이 일정 간격을 유지하며 적층된 지문판넬부를 나타낸 도면이고, 도 5 내지 도 7은 도 4에 나타난 지문패널부를 구체적으로 나타낸 측면 분해 도면이다. 그리고 도 8은 지문패널부의 내부로 수소가 유입되는 상태를 나타낸 도면이다.
지문판넬부(20)는 외부에서 인가된 직류전기로 고밀도의 전기장 선속을 형성해 유입되는 수소를 반복적으로 여러 번 활성화시켜 이온화율을 높인다. 지문판넬부(20)는 내부로 들어온 수소가 날카로운 굴곡을 통과하면서 바로 이온화가 이루어지도록 하며 전기를 발생시키고 나머지 수소가 굴곡 요철을 따라 길게 회전하면서 활성화 에너지를 높여 수소연료전지스택(B)으로 진입하여 쉬게 이온화가 이루어지므로 하며 전체적인 전기발생 효율을 높일 수 있는 구조이다.
이러한 지문판넬부(20)는 복수 개의 지문형지문형판넬모듈(210)을 포함한다. 이때, 복수 개의 지문형지문형판넬모듈(210)은 외부의 전원공급장치의 양극단과 연결되는 제1지문형판넬모듈(211) 그리고 외부의 전원공급장치의 음극단과 연결되는 제2지문형판넬모듈(212)을 포함한다. 이러한 지문판넬부(20)는 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)이 일정 간격으로 적층되는 구조로 특수한 초고밀도 전기장 선속 영역을 형성시킨다. 이와 같은, 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)은 모두 중앙에서 외측 방향으로 동심원 원형을 그리며 형성된 복수 개의 날카로운 요철원형산(2101) 그리고 복수 개의 날카로운 요철원형산(2101)사이에 형성된 날카로운 요철원형골(2102)을 포함한다. 그리고 일단과 타단에 형성된 복수 개의 연결홀(2103)을 포함한다. 또한, 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)은 일측면과 타측면에 형성된 복수 개의 수용홈(2104)을 포함한다. 여기서, 제1지문형판넬모듈(211)은 제2지문형판넬모듈(212)이 뒤집힌 형상으로 제2지문형판넬모듈(212)의 일면에 배치된다. 아울러, 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)사이에는 개재모듈(220)그리고 복수 개의 공간형성모듈(230)이 개재될 수 있다. 여기서, 개재모듈(220)은 복수 개의 중첩홀(221)이 형성되어 복수 개의 중첩홀(221)이 복수 개의 연결홀(2103)에 각각 중첩되도록 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)사이에 개재될 수 있다. 그리고 공간형성모듈(230)은 도 6에 도시된 바와 같이 일부가 제1지문형판넬모듈(211)에 형성된 수용홈(2104)에 수용되고 나머지의 일부가 제2지문형판넬모듈(212)에 형성된 수용홈(2104)에 수용된다.
이때, 공간형성모듈(230)은 복수 개로 형성되어 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)을 지지하며 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)의 일측면에서 중앙 그리고 중앙에서 타측면으로 처짐 형상이 일어나지 않고 일정간격을 유지하면서 전기적 단락(Short)이 일어나지 않도록 한다.
이와 같은 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)은 공간형성모듈(230)을 통해 일정간격으로 이격되어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)간 사이 공간(D)을 형성한다. 여기서, 공간(D)이 밀도가 가장 높은 전기장 선속이 존재하여 수소기체를 이온화시키는 주된 공간이고, 그 이외 지문 요철 부분은 주로 활성화를 유도하는 공간이 된다. 그리고 이렇게 형성된 공간으로 수소가 직진으로 통과 또는 지문 요철 공간으로 회전하면서 활성화 에너지를 받고 최후에는 공간(D)을 통과할 때 이온화되어 전기를 발생하면서 수소연료전지스택(B)로 이동한다. 이때, 제1지문형판넬모듈(211)에 하나의 연결홀(2103)과 개재모듈(220)에 형성된 하나의 중첩홀(221)그리고 제2지문형판넬모듈(212)에 형성된 하나의 연결홀(2103)이 중첩되면 도 4에 도시된 바와 같은 고정막대부(30)가 삽입되어 복수 개의 제1지문형판넬모듈(211)과 복수 개의 제2지문형판넬모듈(212)이 안정적으로 고정된다.
고정막대부(30)는 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)에 형성된 연결홀(2103)과 개재모듈(220)의 중첩홀(221)에 삽입되며 제1지문형판넬모듈(211), 개재모듈(220)및 제2지문형판넬모듈(212)을 안정적으로 고정시킨다.
복수 개의 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)이 고정된 상태에서 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)에 직류전기가 인가되면 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)사이에 고밀도 전기장 선속이 형성된다. 보다 구체적으로, 제1지문형판넬모듈(211)의 날카로운 요철원형산(2101)과 제2지문형판넬모듈의 날카로운 요철원형산(2101) 사이 그리고 제1지문형판넬모듈(211)의 날카로운 요철원형골(2102)과 제2지문형판넬모듈의 날카로운 요철원형골(2102)사이에 고밀도의 전기장 선속이 형성된다.
이때 제1지문형판넬모듈(211)과 제 2지문형판넬모듈(212)의 위치를 좌우, 상하 일정간격으로 이동 배치하면 다양한 형태의 전기장 선속을 새로운 모양으로 유도하여 높은 효율을 얻을 수 있는 변형도 가능하다.
이런 다양한 고밀도의 전기장 선속은 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)간 사이 공간(D)으로 유입된 수소를 이온화시키며 활성에너지를 높인다. 즉, 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)은 외부의 직류전원장치의 음/양전극과 연결되어 전기장을 형성하며 수소공급장치(A)로부터 유입된 수소 일부를 이온화 시키고 나머지 수소의 활성에너지를 높여 전체적인 수소연료전지스택의 전기 발생율을 높여준다.
이와 같은 지문판넬부(20) 사이에 고정막대부(30)가 단일화된 구조 내에 형성된 전기장을 통해 수소를 양이온화 그리고 중성화 시키는 과정에 대해서는 뒤에서 구체적으로 설명하도록 한다.
이하, 도 9 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치가 수소를 양이온화/중성화시키는 상태 및 수소를 이온화시키는 과정으로부터 보조 배터리부를 충전시키는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
도 9는 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치를 I-I'선으로 절단한 적층 단면도이고,
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문패널 적층 구조에서 강력한 고밀도 전기장 선속 분포(a)와 전기장 세기에 의해 수소를 활성화(b) 시키거나 양극에서 이온화(c)하여 전자를 방출시키고 양극 수소(2H+: Proton)는 강력한 점 양전하로 음극(구리)에서 이온화 에너지가 수소보다 낮은 구리로부터 쉽게 전자를 흡수(d)하여 중성이 되면서 전기를 여러 번 반복 생성하여 중첩적으로 N번 전기를 생성하는 한 Point 도면이다.
지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 제1지문형판넬모듈(211)이 직류전원장치의 양전극과 연결되고 제2지문형판넬모듈(212)이 전원장치의 음전극과 순차적 교대로 전 지문형판넬모듈이 연결되어 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)사이로 유입되는 수소를 이온화시키는 지문판넬부(20)를 포함한다.
이하, 지문판넬부(20)를 포함하는 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)의 작동에 대해 구체적으로 설명한다.
지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)에는 외부의 전원장치(C)를 통해 지문판넬부(20)에 직류가 인가되면서 수소공급장치(A)에서 지문판넬부(20)로 수소가 공급된다. 이때, 유입스크류모듈(1111)은 수소공급장치(A)에서 주입된 수소를 케이스부(10)의 수용공간(100)으로 나선형 와류 흐름으로 가능한 전체 공간으로 넓고 균일하게 확산시킨다. 전기가 인가되는 복수 개의 지문판넬부(20)는 고밀도의 전기장 선속을 형성하며 수소공급장치에서 공급된 수소를 이온화/활성화시킨다.
보다 구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이 지문판넬부(20)에 직류가 인가되면 제1지문형판넬모듈(211)에서는 양전극에서 발생되는 선분 전기장(Positive electric field)이 발생되고 제2지문형판넬모듈(212)에서는 음전극에서 발생된 선분 전기장(Negative electric field)이 발생되며 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)사이에 고밀도의 전기장 선속이 형성된다. 여기서, 양전극에서 발생되는 칼날부분 선분 전기장(Positive electric field)은 수소 분자(H2)에서 전자가 결합된 핵력 보다 큰 에너지를 통해, 수소 분자를 활성화(Excite)시킨다. 음전극에서 발생된 선분 전기장(Negative electric field)은 수소 분자(H2)의 공유 전자의 반발력을 형성하며 수소 분자에서 공유 전자가 튕기도록 해, 수소 분자를 활성화(Excite)시킨다. 이때, 활성화(Excite)된 수소는 양전극과 연결된 제1지문형판넬모듈(211)의 복수 개의 날카로운 요철원형산(2101)으로 이동하게 되고, 제1지문형판넬모듈(211)의 날카로운 요철원형산에서 전자가 이탈되면서 양이온화(2H+ +2e)된다. 이때, 양이온화된 수소, 즉 양자(Proton)는 양극과 전기장의 강력한 척력 그리고 음극 전기장의 강력한 인력에 의해 음전극과 연결된 제2지문형판넬모듈(212)로 빠르게 이동하게 된다.
그리고 제2지문형판넬모듈(212)로 이동한 양이온화된 수소(2H+)는 다시 제2지문형판넬모듈(212)의 이온화 에너지가 수소 보다 낮은 구리를 통해 전자(2e-)를 흡수(Field Emission Electron)해 수소 분자(H2) 즉, 중성수소로 변형하면서 전자 이동으로 전류발생이 부가적으로 추가된다. 이때, 변형된 수소 분자(H2)는 다시 양전극과 연결된 제1지문형판넬모듈(211)로 이동하며 양이온화 되고, 양이온화된 수소는 다시 음전극과 연결된 제2지문형판넬모듈(212)로 이동하며 중성수소(H2)로 변형된다. 즉, 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소는 위와 같은 과정 즉, 활성화(Excite)된 상태 이후 이온화(Ionized)되는 상태, 그리고 그 후 중성화(Neutralized)되는 상태를 연속적으로 진행되면서 전기를 반복적으로 발생한다. 이렇게 이온화 및 중성화 상태를 거친 수소는 높은 활성화(Excited)에너지를 가지며 수소연료장치에서 전기를 원활하게 반복적으로 생산하여 발전량을 높이도록 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 복수 개의 지문판넬부(20)는 강력한 음/양극 전기장을 통해 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소(H2)를 Excited State(H2 *) → Ionized(2H++2e) → Neutralized(H2)로 변형시키며 수소(H2)에서 전자를 추출(Field Emission Electron)한다. 그리고 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 수소에서 추출된 전자를 보조 배터리부(11)로 이동시키며 보조 배터리부(11)에 충전되도록 한다. 또는 지문판넬부(20)에서 발생한 전기는 기존의 수소연료전지의 발전량에 합류할 수도 있다. 여기서, Excited State(H2 *)는 전기장의 인/척력으로 활성화 에너지가 높아진 상태이고 쉽게 이온화가 가능한 에너지 준위의 수소를 의미한다.
이러한 수소는 수소연료전지의 전기 발생의 효율을 상승시키는 촉진 과정이 된다. Ionized(2H++2e)는 양극 전기장에 의해 전자가 방출되어 양극 Proton이 되므로 정전기적 힘으로 음극으로 이동하는 Proton(H+)을 의미한다. 그리고 중성화된 수소(H2)는 음극으로 이동된 2Proton(H+)이 고밀도 양극 점 전하 전기장에 의해 2개 전자를 흡수하며 형성된 수소가 된다.
이와 같이, 본 발명은 음/양극 고밀도 전기장을 통해 수소기체를 H2, 2H++2e, H2 * 등 3가지 상태로 변형시키며 수소연료전지스택(B)의 성능을 향상시킨다. 그리고 수소기체를 정전기적 역학으로 변형시키면서 많은 전기를 발생시키며 저장 또는 기존 전기 발생에 합류하거나 보조 배터리에 충전하여 추후 사용할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명은 수소를 여러 가지 상태로 변형시키며 발생된 전기를 보조배터리부(11)에 저장한 후, 추후 지문판넬부(20)에 인가할 수 있도록 하며 지문판넬부의 구동 효율이 높아질 수 있도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
[부호의 설명]
1: 지문패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치
10: 케이스부 11: 보조배터리부
100: 수용공간
110: 커버모듈 120: 몸통모듈
111: 가스유입통 121: 가스배출통
1111: 유입스크류모듈
20: 지문판넬부
210: 복수 개의 지문형지문형판넬모듈
2101: 날카로운 요철원형산
2102: 날카로운 요철원형골
2103: 연결홀 2104: 수용홈
211: 제1지문형판넬모듈 212: 제2지문형판넬모듈
220: 개재모듈 221: 중접홀
230: 공간형성모듈 30: 고정막대부
A: 수소공급장치 B: 수소연료전지스택
C: 외부의 전원장치 D: 사이 간격

Claims (4)

  1. 수소공급장치(A)와 수소연료전지스택(B)의 사이에 설치되는 활성화/수소이온화촉진장치에 있어서,
    내부에 수용공간(100)이 형성되고 일단에 수용공간(100)과 연통하여 수소공급장치(A)와 연결되는 가스유입통(111)과, 타단에 수용공간(100)과 연통하여 수소연료전지스택(B)와 연결되는 가스배출통(121)이 형성된 케이스부(10); 및
    중앙에서 외측 방향으로 동심 원형을 그리며 복수 개의 지문 형태 패널로 날카로운 요철원형산(2101)과 날카로운 요철원형골(2102) 그리고 일단과 타단에 복수 개의 연결홀(2103)이 형성된 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212) 그리고 복수 개의 중첩홀(221)을 포함하여 중첩홀(221)이 연결홀(2103)과 중첩되도록 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)사이에 개재되는 개재모듈(220)을 포함해 제1지문형판넬모듈(211)이 전원장치의 양전극과 연결되고 제2지문형판넬모듈(212)이 전원장치의 음전극과 연결되어 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)사이로 유입되는 수소를 활성화 및 이온화시키는 지문판넬부(20)를 포함하는, 지문 타입 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)은,
    일측면과 타측면에 형성된 복수 개의 수용홈(2104)을 포함하는, 지문 타입 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1지문형판넬모듈(211)에 하나의 연결홀(2103)과 개재모듈(220)에 형성된 하나의 중첩홀(221)그리고 제2지문형판넬모듈(212)에 형성된 하나의 연결홀(2103)을 관통하며 제1지문형판넬모듈(211), 개재모듈(220)및 제2지문형판넬모듈(212)을 고정하는 고정막대부(30)을 포함하는, 지문 타입 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
  4. 제2항에 있어서,
    일단이 제1지문형판넬모듈(211)과 연결되고, 타단이 제2지문형판넬모듈(212)과 연결되어, 제1지문형판넬모듈(211)과 제2지문형판넬모듈(212)에서 발생되어 인가되는 전기로 충전되는 보조배터리부(11)와 연결되는, 지문 타입 패널 적층 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
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