KR100664086B1 - 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지는, 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 개질유닛; 상기 개질유닛에 연결하여 정제된 수소와 공기를 공급받아 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산하는 스택유닛; 및 상기 스택유닛의 연료극에서 반응하지 않고 배출되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제1 기액분리부와, 상기 스택유닛의 연료극으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제2 기액분리부와, 상기 제1 기액분리부와 제2 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 제1 기액분리부와 제2 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 한 개의 물저장부로 된 기액분리유닛;을 포함함으로써, 기액분리부와 물저장부를 일체로 연통 형성함에 따라 상기 기액분리부에서 생성되는 물이 물저장부로 곧바로 이동하여 저장되도록 할 수 있고 이를 통해 상기 기액분리부에 별도의 배수장치를 설치할 필요가 없어 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 오작동으로 인한 수소가스의 누설을 막아 연료전지의 신뢰성을 높일 수 있다

Description

기액분리기 및 이를 적용한 연료전지{WATER SEPARATOR AND FUEL CELL WITH THIS}

도 1은 종래 연료전지의 일례를 보인 계통도,

도 2 및 도 3은 종래 연료전지의 기액분리기를 보인 개략도,

도 4는 본 발명 연료전지의 일례를 보인 계통도,

도 5 내지 도 7은 본 발명 연료전지의 기액분리유닛을 보인 개략도,

도 8은 본 발명 연료전지의 다른실시예를 보인 계통도,

도 9는 본 발명 연료전지의 다른실시예에 적용하는 기액분리유닛를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 개질유닛 111 : 버너

120 : 스택유닛 121 : 연료극

130 : 기액분리유닛 131,132 : 제1,제2 기액분리부

133 : 물저장부 151 : 연료공급라인

152 : 연료회수라인 161 : 저수통

162 : 냉각수라인 171 : 물라인

172 : 배수관 174,175 : 수위센서

본 발명은 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지에 관한 것으로, 특히 저렴하면서도 가스의 누설을 방지할 수 있고 물탱크 기능도 포함하는 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지에 관한 것이다.

일반적으로 연료전지(FUEL CELL SYSTEM)는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치이다. 연료전지는 작동온도와 주연료의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산염형(PAGC), 용융탄산염형(MCFC), 고체전해질형(SOFC), 고분자전해질형(PEMFC) 등으로 구분된다. 이 중에서 고분자전해질형 연료전지의 전해질은 액체가 아닌 고체 고분자 중합체(Membrane)로써 다른 연료전지와 구별된다. 이러한 고분자전해질형 연료전지는 통상 LNG, LPG 등의 탄화수소계(CH계열) 연료를 개질유닛에서 탈황공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 수소(H₂)만을 정제하고, 이 정제된 수소를 스택유닛의 연료극으로 공급하여 그 연료극에서는 연료인 수소의 전기화학적 산화가, 그리고 공기극에서는 산화제인 산소의 전기화학적 환원이 일어나면서 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기에너지가 발생되도록 하는 것이다.

도 1은 종래 PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)방식의 연료전지를 보인 계통도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 연료전지는, 개질유닛(10)에서 탄화수소계열의 연료를 개질하여 수소를 정제하고, 이 정제된 수소를 스택유닛(20)의 연료극(21)으로 공급하는 한편 공기를 상기 스택유닛(20)의 공기극(22)으로 공급하여 상기 연료극(21)에서는 산화반응이, 공기극(22)에서는 환원반응이 일어나게 한다. 이 과정에서 생성되는 전자가 상기 연료극(21)에서 공기극(22)으로 이동하면서 전기를 발생시키고, 그 전기는 전기변환유닛(미도시)에서 교류전기로 전환시켜 각종 전기제품에 공급하도록 구성되어 있다.

이를 보다 상세히 살펴보면, LNG와 같은 탄화수소계열의 연료가 개질유닛(10)에서 각 단계를 거치면서 수소가 발생되고, 이 수소는 수분이 함유된 상태로 연료공급라인(31)을 통해 상기 스택유닛(20)의 연료극(21)으로 공급된다. 이 연료극(21)으로 공급되는 연료중에서 일부는 공기극(22)으로 공급되는 산소와 전기화학적 반응을 하여 소모되는 반면 일부는 산소와 반응하지 않은 상태의 남은 가스(off-gas)로 배출되어 연료회수라인(32)을 따라 다시 개질유닛(10)의 증기발생용 버너(11)로 회수되면서 연소용 연료로 재활용된다.

여기서, 상기 개질유닛(10)에서 정제되는 수소는 여러 단계를 거치면서 대략 100~120°정도의 온도로 배출되나 상기 스택유닛(20)은 대략 50°안팎의 온도를 유지하여야 연료전지의 전체 효율을 높일 수 있으므로 결국 상기 스택유닛(20)으로 유입되기 전에 수소의 온도를 스택유닛(20)의 요구온도만큼 낮출 필요가 있다.

한편, 탄화수소계열의 연료가 개질되는 과정에서 다량의 수분을 함유하게 되나 이 수분이 적정량 이상일 경우에는 오히려 연료전지의 성능을 저하시킬 수 있으 므로 수소에 함유된 수분의 일정량을 상기 스택유닛(20)으로 유입되기 전에 탈수시켜야 할 필요가 있다. 또, 상기 스택유닛(20)에서 사용되고 남은 가스에도 다량의 수분이 함유되어 있어 상기 개질유닛(10)에서의 연소효율을 높일 수 있으므로 회수되는 수소에서도 수분을 제거할 필요가 있다.

이를 위해, 종래에는 도 1에서와 같이 상기 스택유닛(20)과 개질유닛(10)의 버너(11a) 사이에 제1 기액분리기(41)를 설치하고 상기 개질유닛(10)과 스택유닛(20)의 사이에 제2 개액분리기(42)를 설치하여 상기 스택유닛(20)에서 개질유닛(10)으로 회수되는 수소에서도 수분을 응축시켜 분리하는 동시에 상기 스택유닛(20)으로 공급되는 수소에서 일정량의 수분을 응축시켜 분리하고 있다. 상기 각 기액분리기(41)(42)에서 분리되는 응축수는 응축수회수라인(43,44)를 통해 물탱크(51)로 모여 상기 스택유닛(20) 등을 냉각하는 냉각수로 활용하고 있다.

이러한 종래의 기액분리기(41)(42)는 도 2에서와 같은 높이 수두차(△H)를 이용하거나 도 3와 같이 각 기액분리기(41)(42)의 응축수수회수관(43)(44)마다 별도로 전동밸브(45)를 설치하여 그 전동밸브(45)를 이용한 방식이 널리 알려져 있다. 도면중 미설명 부호인 46은 수위센서, 52는 물라인, 61은 저수통, 62는 냉각수라인이다.

그러나, 상기와 같은 높이수두차를 이용한 기액분리기(41)(42)는 수두차이에 의해 견디는 압력이 배수되는 압력보다 낮을 경우에는 응축수가 배수되지 않으며 반대의 경우에는 기액분리기(41)(42) 내부의 응축수가 모두 배수되어 상기 스택유닛(20)으로 공급되거나 개질유닛(10)으로 회수되어야할 수소가 배수관을 통해 빠져 나가는 현상이 발생할 우려가 있었다.

또, 전동밸브를 이용한 기액분리기(41)(42)는 그 전동밸브의 구동을 위해 별도의 전력소비가 발생할 뿐만 아니라 일정 수위를 유지할 수 있도록 수위센서(46)와 전동밸브(45)를 연결한 제어장치가 필요하여 원가상승을 초래하는 문제점이 있었다.

또, 상기 기액분리기(41)(42)에서 분리되는 수분은 물임에도 불구하고 이 기액분리기(41)(42)와 물탱크를 별도로 구성함에 따라 그만큼 비용의 상승과 연료전지의 비대화를 초래하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 수소로부터 수분을 분리 제거하는 기액분리기를 저렴하면서 오작동이 없는 신뢰성 높은 기액분리기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 본 발명은 기액분리 기능과 물저장 기능을 공유할 수 있도록 하여 원가가 절감되고 소형화를 이룰 수 있는 연료전지를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 수소와 산소의 전기화학적 반응을 일으켜 전기를 발생하는 스택의 연료극에서 반응하지 않고 배출되거나 상기 연료극으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 적어도 한 개 이상의 기 액분리부와, 상기 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 물저장부를 포함한 기액분리기를 제공한다.

또, 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 개질유닛; 상기 개질유닛에 연결하여 정제된 수소와 공기를 공급받아 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산하는 스택유닛; 및 상기 스택유닛의 연료극에서 반응하지 않고 배출되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제1 기액분리부와, 상기 스택유닛의 연료극으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제2 기액분리부와, 상기 제1 기액분리부와 제2 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 제1 기액분리부와 제2 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 한 개의 물저장부로 된 기액분리유닛;을 포함한 연료전지를 제공한다.

또, 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 개질유닛; 상기 개질유닛에 연결하여 정제된 수소와 공기를 공급받아 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산하는 스택유닛; 및 상기 스택유닛의 연료극에서 반응하지 않고 배출되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 기액분리부와, 상기 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 물저장부로 된 제1 기액분리유닛; 상기 스택유닛의 연료극으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 기액분리부와, 상기 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 물저장부와로 된 제2 기액분리유닛;을 포함한 연료전 지를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명 연료전지의 일례를 보인 계통도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명 연료전지의 기액분리유닛을 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지는, 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 개질유닛(110)과, 상기 개질유닛(110)에 연결하여 정제된 수소를 공급받는 연료극(121)과 공기를 공급받는 공기극(122)을 구비하여 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기와 열을 생산하는 스택유닛(120)과, 상기 스택유닛(120)에서 사용되지 않은 수소를 개질유닛(110)으로 재공급하거나 상기 개질유닛(110)에서 스택유닛(120)으로 수소를 공급할 때 그 수소에서 수분을 분리하는 기액분리유닛(130)을 포함한다.

상기 개질유닛(110)은 버너(111)를 이용하여 탄화수소계열의 연료와 반응하기 위한 증기를 발생하는 증기발생단계와, 연료와 수증기가 개질 반응하여 수소를 발생시키는 증기반응단계와, 증기반응단계를 거치면서 부산물로 발생된 일산화탄소를 재반응시켜 수소를 추가 발생시키는 중온수반응단계와, 상기 중온수반응기를 통과한 연료에 공기를 공급하여 그 공기를 촉매로 연료중의 일산화탄소를 제거하는 부분산화반응단계를 차례대로 진행할 수 있도록 구성된다.

상기 스택유닛(120)은 전해질막(미도시)을 사이에 두고 연료극(121)과 공기극(122)이 배치되고, 그 연료극(121)과 공기극(122)의 외측면에는 연료유로와 공기 유로를 각각 구비한 분리판(미도시)이 배치되어 단위셀을 이룬다. 상기 단위셀을 복수 개 적층하여 상기한 스택유닛이 이루어진다.

상기 기액분리유닛(130)은 개질유닛(110)의 부분산화반응단계를 위한 부품과 스택유닛(120)의 연료극(121) 사이를 연결하는 연료공급라인(151)과 상기 스택유닛(120)의 연료극(121)과 개질유닛(110)의 버너(111) 사이를 연결하는 연료회수라인(152)이 함께 연통하도록 기액분리 기능과 물저장 기능을 함께 가지도록 구성된다.

상기 기액분리유닛(130)은 도 5에서와 같이 상기 스택유닛(120)의 연료극(121)에서 반응하지 않고 배출되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제1 기액분리부(131)와, 상기 스택유닛(120)의 연료극(121)으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제2 기액분리부(132)와, 상기 제1 기액분리부(131)와 제2 기액분리부(132)에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 제1 기액분리부(131)와 제2 기액분리부(132)에서 가스와 분리된 물을 저장하는 한 개의 물저장부(133)로 이루어진다.

상기 제1 기액분리부(131)는 상수 또는 저수통(161)에 연결되는 냉각수라인(162)이 관통하여 결합되고, 상기 제1 기액분리부(131)를 통과한 냉각수라인(162)이 다시 제2 기액분리부(132)를 관통하여 결합된다. 상기 냉각수라인(162)은 폐루프를 형성하면서 각 기액분리부(131)(132)에 관통 결합된다.

또, 상기 제1 기액분리부(131)는 스택유닛(120)의 연료극(121) 출구에서 개질유닛(110)의 버너(111)에 연결되는 연료회수라(152)인이 그 내부공간에 연통하여 결합되고, 상기 제2 기액분리부(132)는 개질유닛(110)의 출구에서 스택유닛(120)의 연료극(121) 입구에 연결되는 연료공급라인(151)이 그 내부공간에 연통하여 결합된다.

또, 상기 물저장부(133)는 스택유닛(120)에 폐루프 형상으로 연결되는 물라인(171)의 입구와 출구가 각각 소정의 깊이로 삽입되어 결합된다. 여기서, 상기 물라인(171)의 입구는 그 물저장부(133)에 채워지는 물에 잠기도록 상대적으로 깊게 삽입되는 반면 출구는 가급적 물에 잠기지 않도록 얕게 삽입되는 것이 바람직하다.

상기 제1 기액분리부(131)와 제2 기액분리부(132)는 대략 동일한 형상과 크기로 형성되어 상기 물저장부(133)의 양측에 서로 연통되도록 배치되고, 상기 제1 기액분리부(131)와 제2 기액분리부(132)의 총 횡단면적은 물저장부(133)의 단면적과 대략 동일하게 형성하는 것이 각 부의 수면 높이를 동일하게 유지할 수 있어 바람직하나, 상기 물저장부(133)의 체적이 큰 경우에는 그 물저장부(133)에 보다 많은 양의 물이 저장될 수 있도록 물저장부(133)의 횡단면적을 양쪽 기액분리부(131)(132)의 총 횡단면적 보다 작게 형성하여야 한다.

또, 상기 제1 기액분리부(131)와 물저장부(133)의 연통부(A) 단면적 또는 상기 제2 기액분리부(132)와 물저장부(133)의 연통부 단면적(B)은 상기 제1 기액분리부(131)와 제2 기액분리부(132)의 단면적 대비 1/5 이상으로 형성하는 것이 물이 각 기액분리부(131)(132)와 물저장부(133) 사이에서 원활하게 이동하는데 바람직하다.

상기 물저장부(133)에서 물이 과도하게 배수되거나 상기 제1 기액분리부(131) 또는 제2 기액분리부(132)에서 응축되는 물이 적은 경우에는 상기 각 기액분 리부(131)(132)와 물저장부(133) 사이의 연통부가 개방되면서 수소가 물저장부(133)로 이동하여 누설될 우려가 있으므로, 이를 감안하여 상기 연통부(A)(B)의 상단에 최저 수위센서(174)를 설치하여 만약 물의 수면이 그 최저 수위센서(174) 보다 낮게 되는 경우에는 연료전지가 정지되도록 하는 것이 바람직하다. 반대로, 물이 과도하게 많이 응축되는 경우에는 수소의 유통을 방해할 수 있으므로 이를 감안하여 연료공급라인(151)이나 연료회수라인(152)의 입출구 보다 낮게 최고 수위센서(175)를 설치하여 만약 물의 수면이 그 최고 수위센서(175) 보다 높게 되는 경우에는 연료전지가 정지되도록 하는 것이 바람직하다.

도면중 미설명 부호인 153은 공기공급라인, 172는 배수관, 173은 배수조절밸브이다.

상기와 같은 본 발명 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지는 다음과 같은 작용효과를 갖는다.

즉, 상기 개질유닛(110)에서 탄화수소계열의 연료를 개질하여 수소를 정제하고, 이 정제된 수소를 상기 스택유닛(120)의 연료극(121)으로 공급하는 한편 공기를 스택유닛(120)의 공기극(122)으로 공급하여 상기 연료극(121)에서는 산화반응이, 공기극(122)에서는 환원반응이 일어나게 한다. 이 과정에서 생성되는 전자가 상기 연료극(121)에서 공기극(122)으로 이동하면서 전기를 발생시키고, 그 전기는 교류전기로 전환되어 각종 전기제품에 공급된다.

여기서, 상기 개질유닛(110)에서는 증기발생단계와, 증기반응단계와, 중온수반응단계와, 그리고 부분산화반응단계를 차례대로 진행하면서 수소를 분리 생산하 는데, 이 과정에서 상기 수소에 다량의 수분이 함유됨에 따라 연료전지의 효율을 높이기 위하여는 상기 스택유닛(120)으로 수소가 공급되기 전에 기액분리유닛을 설치하여 수소에서 일정량의 수분을 제거하여야 한다. 이를 위해, 상기 개질유닛(110)에서 스택유닛(120)으로 수소를 공급하기 전에 그 수소가 기액분리유닛(130)의 제2 기액분리부(132)를 통과하도록 함으로써 상기 수소가 제2 기액분리부(132)를 관통하는 냉각수라인(찬 냉각수)(162)과 열교환되어 일정량의 응축수(탈이온수)가 분리되고 이 응축수는 제2 기액분리부(132)에 채워졌다가 후술할 제1 기액분리부(131) 및 물저장부(133)와의 압력차에 따라 상기 물저장부에 채워지게 된다.

그리고, 상기 스택유닛(120)의 연료극(121)을 통과하면서 반응하지 못한 수소는 다시 개질유닛(110)의 버너(111)로 재공급되어 연소용 연료로 사용하게 되는데, 이 경우에도 상기 버너(111)의 효율을 높이기 위하여는 수소에서 수분을 제거하여야 한다. 이를 위해, 상기 스택유닛(120)에서 개질유닛(110)으로 수소를 재공급하기 전에 그 수소가 기액분리유닛(130)의 제1 기액분리부(131)를 통과하도록 함으로써 상기 수소가 제1 기액분리부(131)를 관통하는 냉각수라인(찬 냉각수)(162)과 열교환되어 응축수(탈이온수)가 분리되고 이 응축수는 제1 기액분리부(131)에 채워졌다가 상기한 제2 기액분리부(132) 및 물저장부(133)와의 압력차에 따라 상기 물저장부(133)에 채워지게 된다.

한편, 상기 기액분리유닛(230)은 도 6에서와 같이 양측 기액분리부(231)(232)가 물저장부(233) 보다 높게 위치하도록 형성할 수도 있다. 이 경우 물이 물저장부(233)에서 스택유닛(120)으로 공급되는 만큼 각 기액분리부(231)(232) 에서 물이 물저장부(233)로 보다 쉽게 이동할 수 있어 스택유닛(120)으로의 물 공급이 용이하게 될 수 있다.

또, 상기 기액분리유닛(330)은 도 7에서와 같이 통체로 형성하고, 그 내부 상단에서 수직방향으로 차단판(311)(312)을 설치하여 제1,제2 기액분리부(331)(332)와 물저장부(333)를 형성할 수도 있다. 이 경우 상기 차단판(311)(312)은 적어도 그 하단이 통체의 바닥면과 소정의 높이만큼 이격되도록 하여 물이 유통할 수 있도록 하여야 한다.

도면중 미설명 부호인 251 및 351은 연료공급라인, 252 및 352는 연료회수라인, 262 및 362는 냉각수라인, 271 및 371은 물라인, 272 및 372는 배수관, 273 및 373은 배수조절밸브, 274 및 374는 최저 수위센서, 275 및 375는 최고 수위센서이다.

본 발명에 의한 기액분리기 및 이를 적용한 연료전지에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에서는 한 개의 기액분리유닛을 이용하여 스택유닛의 입구측에서의 기액분리기능과 출구에서의 기액분리기능을 동시에 하도록 하는 것이나, 본 실시예는 도 8에서 같이 상기 스택유닛(120)의 연료극(121)과 개질유닛(110)의 버너(111) 사이를 연결하는 연료회수라인(152)의 중간에 제1 기액분리유닛(180)이 설치되고 상기 개질유닛(110)과 스택유닛(120)의 연료극(121)을 연결하는 연료공급라인(151)의 중간에 제2 기액분리유닛(190)이 상기한 제1 기액분리유닛(180)과는 별도로 설치되어 구성된다.

이 경우 상기 제1 기액분리유닛(180)과 제2 기액분리유닛(190)은 도 9에서와 같이 한 개씩의 기액분리부(181)(191)와 물저장부(182)(192)를 서로 연통하도록 일체로 형성하고, 제1 기액분리유닛(180)의 기액분리부(181)에는 연료회수라인(152)을 연통시키는 반면 제2 기액분리유닛(190)의 기액분리부(191)에는 연료공급라인(151)을 연통시킨다. 또, 상기 제1 기액분리유닛(180)의 기액분리부(181)를 관통하는 냉각수라인(162)은 제2 기액분리유닛(190)의 기액분리부(191)를 관통하기 전에 열교환기(200)가 설치되도록 하여 상기 열교환기(200)에서 제1 기액분리유닛(180)을 거치면서 흡수한 열을 일부 방출한 후 제2 기액분리유닛(190)에서 스택유닛(120)으로 공급되는 수소와 열교환되도록 하는 것이 바람직하다. 다른 구성이나 작용효과는 전술한 일실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 기액분리기 및 이를 구비한 연료전지는, 기액분리부와 물저장부를 일체로 연통 형성함에 따라 상기 기액분리부에서 생성되는 물이 물저장부로 곧바로 이동하여 저장되도록 할 수 있고 이를 통해 상기 기액분리부에 별도의 배수장치를 설치할 필요가 없어 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 오작동으로 인한 수소가스의 누설을 막아 연료전지의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 수소와 산소의 전기화학적 반응을 일으켜 전기를 발생하는 스택의 연료극에서 반응하지 않고 배출되거나 상기 연료극으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 적어도 한 개 이상의 기액분리부와,

   상기 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 물저장부를 포함한 기액분리기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기액분리부는 수소가스가 통과하는 연료라인이 상기 기액분리부의 내부공간에 연통하도록 결합되는 동시에 냉각수가 통과하는 냉각수라인이 상기 수소가스와 접촉하도록 상기 기액분리부를 관통하여 결합되는 반면,

   상기 물저장부는 그 내부의 물을 이용하여 상기 스택을 냉각하도록 물순환라인의 입출구가 연통 결합되는 기액분리기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 기액분리부와 물저장부 중에서 적어도 어느 한 쪽에는 물의 수위를 검출하도록 수위센서가 설치되는 기액분리기.
4. 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 개질유닛;

   상기 개질유닛에 연결하여 정제된 수소와 공기를 공급받아 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산하는 스택유닛; 및

   상기 스택유닛의 연료극에서 반응하지 않고 배출되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제1 기액분리부와, 상기 스택유닛의 연료극으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 제2 기액분리부와, 상기 제1 기액분리부와 제2 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 제1 기액분리부와 제2 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 한 개의 물저장부로 된 기액분리유닛;을 포함한 연료전지.
5. 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 개질유닛;

   상기 개질유닛에 연결하여 정제된 수소와 공기를 공급받아 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생산하는 스택유닛;

   상기 스택유닛의 연료극에서 반응하지 않고 배출되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 기액분리부와, 상기 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 제1 물저장부와로 된 제1 기액분리유닛; 및

   상기 스택유닛의 연료극으로 공급되는 수소가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 분리하는 기액분리부와, 상기 기액분리부에 직접 연통하도록 일체로 형성되고 그 내부공간에 상기 기액분리부에서 가스와 분리된 물을 저장하는 물저장부로 된 제2 기액분리유닛;을 포함한 연료전지.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 기액분리부는 수소가스가 통과하는 연료라인이 상기 기액분리부의 내부공간에 연통하도록 결합되는 동시에 냉각수가 통과하는 냉각수라인이 상기 수소가스와 접촉하도록 상기 기액분리부를 관통하여 결합되는 반면,

   상기 물저장부는 그 내부의 물을 이용하여 상기 스택유닛을 냉각하도록 물순환라인의 입출구가 연통 결합되는 연료전지.

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