KR101284288B1 - Single cell module for alkali metal thermal to electric converter - Google Patents

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KR101284288B1 KR1020120072231A KR20120072231A KR101284288B1 KR 101284288 B1 KR101284288 B1 KR 101284288B1 KR 1020120072231 A KR1020120072231 A KR 1020120072231A KR 20120072231 A KR20120072231 A KR 20120072231A KR 101284288 B1 KR101284288 B1 KR 101284288B1
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alkali metal
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김선동
김세영
주종훈
서두원
한인섭
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우상국
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한국에너지기술연구원
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Abstract

PURPOSE: An end cell module for alkali metal thermal converter is provided to implement continuous operation by additionally injecting operation fluid by forming an operation fluid injection pipe. CONSTITUTION: A case includes upper cover and lower cover. An external heater is prepared in the outside of the lower cover. An internal heater (40) is prepared inside of the case. An operation fluid injection pipe (50) is adjacent to the internal heater. An electrolyte unit (70) surrounds the internal heater, operation fluid injection pipe and thermocouple.

Description

알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈{SINGLE CELL MODULE FOR ALKALI METAL THERMAL TO ELECTRIC CONVERTER}Single cell module for alkali metal thermoelectric converters {SINGLE CELL MODULE FOR ALKALI METAL THERMAL TO ELECTRIC CONVERTER}

본 발명은 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a single cell module for an alkali metal thermoelectric converter.

알칼리 금속 열전변환기(Alkali Metal Thermal to Electric Converter, AMTEC)란 열 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 특성이 있는 열변환 전기발생장치로서 이온전도성을 갖는 베타 알루미나 고체전해질(BASE, Beta-Alumina Solid Electrolyte)의 양단에 온도차를 주면 셀 내부에 충전된 액체 나트륨의 증기압 차가 추진력이 되어 느슨하게 결합하고 있는 격자산소 틈새 층으로 나트륨 이온의 이동이 일어나게 된다. 전해질을 통과한 나트륨 이온은 응축과정에서 전극표면에서 중성화(Neutralization) 되어 전기를 발생하게 된다. 이때 출력형태는 저전압, 대전류가 발생하게 되는데 이들을 모듈화하여 모을 경우 대용량 발전이 가능하다.Alkali Metal Thermal to Electric Converter (AMTEC) is a thermal conversion electric generator that converts thermal energy directly into electrical energy. When the temperature difference is applied at both ends of the cell, the vapor pressure difference of the liquid sodium charged inside the cell is the driving force, and the movement of sodium ions occurs to the lattice oxygen gap layer which is loosely bound. Sodium ions that pass through the electrolyte are neutralized at the electrode surface during condensation to generate electricity. At this time, the output type generates low voltage and large current, and if they are gathered by modularization, large-capacity power generation is possible.

현재는 우주용의 전력원으로 반도체식의 열전발전시스템이 사용되고 있으나 효율이 낮고, 발전시스템이 무거운 단점이 있다. AMTEC기술은 이러한 열전소자를 이용하는 열전발전시스템을 대체하기 위해 개발이 시작된 기술이며, 단위면적당 높은 전력밀도와 고효율, 저가격 그리고 사용 중에는 안정성이 유지되는 것을 요구하고 있는 것이 특징이다. AMTEC기술은 다른 직접적인 열전변환장치보다 높은 변환효율을 갖고 있으며, 또한 사용연료도 화석연료, 태양에너지, 방사성 동위원소, 원자로 등의 다양한 열원을 사용하여 직접 전기로 변환할 수 있다.Currently, semiconductor type thermoelectric power generation system is used as a power source for space, but there are disadvantages of low efficiency and heavy power generation system. AMTEC technology is a technology that has been developed to replace the thermoelectric power generation system using the thermoelectric element, and is characterized by high power density per unit area, high efficiency, low cost, and stability during use. AMTEC technology has higher conversion efficiency than other direct thermoelectric converters, and the fuel used can be converted directly into electricity using various heat sources such as fossil fuels, solar energy, radioactive isotopes and nuclear reactors.

여기서, AMTEC기술은 종래의 발전기술과는 달리 터빈이나 보일러와 같은 구동부가 없이 열원으로서 가스연소열은 물론, 폐열, 태양열, 지열 및 방사성동위원소 등의 열원을 이용하여 고효율 열변환 발전기술로서 수백 MW급 규모의 대용량 전력을 생산할 수 있는 미래지향적인 신발전기술로 평가받고 있다. 특히 단위질량당 출력밀도가 태양광 발전, 스터링 엔진에 약 2~3배 정도이므로 우주용, 군사용 및 고온폐열을 이용한 전원기술에 광범위하게 응용이 가능하고 액체금속의 순환을 위한 모세관윅을 채용하므로써 기계적인 요소가 불필요하므로 장치의 안정성이 큰 장점을 갖고 있다.Here, unlike the conventional power generation technology, unlike the conventional power generation technology, hundreds of MW as a high efficiency heat conversion power generation technology using heat sources such as waste heat, solar heat, geothermal heat and radioisotope as well as gas combustion heat as a heat source without a driving unit such as a turbine or a boiler. It is evaluated as a future-oriented footwear technology that can produce large-scale electric power of scale. In particular, the output density per unit mass is about 2 to 3 times higher than that of photovoltaic power generation and sterling engines, so it is widely applicable to power technology using space, military and high temperature waste heat, and by adopting capillary wick for circulation of liquid metal. Since the mechanical element is unnecessary, the stability of the device has a big advantage.

또한 AMTEC은 고효율로 MW급의 대용량의 열전기 변환기 활용은 물론 열병합으로 복합 이용시에는 70%이상의 에너지 이용율을 향상시킬 수 있어 무소음 발전 및 에너지 유효 이용율의 증대와 피크 부하저감 등을 위해서 연구개발의 필요성이 큰 기술이라고 할 수 있다.In addition, AMTEC can use MW-class large-capacity thermoelectric converters with high efficiency and can improve energy utilization of more than 70% when combined with cogeneration. Therefore, it is necessary to research and develop for noise-free power generation, increase of energy effective utilization rate, and peak load reduction. It's a big technology.

그러나, 대한민국 공개특허 제2010-0011577호 등에서 제안되는 AMTEC과 관련한 기술에서 전해질의 절연 및 밀봉을 위하여 복잡한 밀봉 기술을 요구하고 있으며, 추가적인 알칼리 금속 주입장치에 대하여 고려되어 있지 않으며, 가열 방식이 제한된다는 문제점이 있다.However, in the technique related to AMTEC proposed in Korean Patent Application Publication No. 2010-0011577, etc., a complicated sealing technique is required to insulate and seal the electrolyte, and no additional alkali metal injector is considered, and the heating method is limited. There is a problem.

대한민국 공개특허 제2010-0011577호Republic of Korea Patent Publication No. 2010-0011577

본 발명의 목적은, 전해질부 내부에 별도의 작동 유체 주입관을 형성하여 작동 유체를 추가로 주입하여, 지속적으로 작동시킬 수 있는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter that can be continuously operated by forming a separate working fluid injection tube inside the electrolyte to further inject a working fluid.

또한, 본 발명의 목적은 내부 히터 및 외부 히터를 통해 전해질부의 내부 및 외부의 온도를 자유롭게 제어하고, 종래의 알칼리 금속 열전변환기의 순환윅 또는 EM 펌프 등과 같은 복잡한 구성이 없이도 알칼리 금속 열전변환기의 성능 구현이 가능한 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to freely control the temperature inside and outside the electrolyte through an internal heater and an external heater, and the performance of the alkali metal thermoelectric converter without complicated configuration, such as circulation wick or EM pump of the conventional alkali metal thermoelectric converter It is to provide a single cell module for an alkali metal thermoelectric converter that can be implemented.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부 덮개 및 하부 덮개를 포함하는 케이스; 상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에 구비되는 내부 히터; 상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 작동 유체 주입관; 상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 열전대; 상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 집전체; 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터, 작동 유체 주입관 및 열전대를 감싸는 전해질부; 상기 전해질부의 외부를 감싸는 금속 메쉬 및 상기 금속 메쉬와 연결되는 전극; 및 상기 하부 덮개의 외부에 구비되는 외부 히터를 포함하는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a case comprising a top cover and a bottom cover; An internal heater passing through the upper cover and provided inside the case; A working fluid injection tube which penetrates the upper cover and is provided in a length direction adjacent to the internal heater in the case; A thermocouple penetrating through the upper cover and provided in a length direction adjacent to the internal heater in the case; A current collector penetrating the upper cover and provided in a length direction adjacent to the internal heater in the case; An electrolyte part surrounding the internal heater, a working fluid injection tube, and a thermocouple in the case; A metal mesh surrounding the outside of the electrolyte and an electrode connected to the metal mesh; And it provides a unit cell module for alkali metal thermoelectric converter including an external heater provided on the outside of the lower cover.

본 발명은 전해질부 내부에 별도의 작동 유체 주입관을 형성하여 작동 유체를 추가로 주입할 수 있어 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈을 지속적으로 작동시킬 수 있다.According to the present invention, a separate working fluid injection tube may be formed in the electrolyte to further inject the working fluid to continuously operate the unit cell module for the alkali metal thermoelectric converter.

또한, 본 발명은 내부 히터 및 외부 히터를 통해 전해질부의 내부 및 외부의 온도를 자유롭게 제어할 수 있다.In addition, the present invention can freely control the temperature inside and outside the electrolyte portion through the internal heater and the external heater.

또한, 본 발명은 종래의 알칼리 금속 열전변환기의 순환윅 또는 EM 펌프 등과 같은 복잡한 구성이 없이도 알칼리 금속 열전변환기의 성능 구현이 가능하다. In addition, the present invention can realize the performance of the alkali metal thermoelectric converter without complicated configuration, such as circulation wick or EM pump of the conventional alkali metal thermoelectric converter.

도 1은 본 발명의 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 작동 유체 공급 장치의 일실시예를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing one embodiment of the working fluid supply device of the present invention.

이하, 첨부된 도면의 도시된 실시예들을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the illustrated embodiments of the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈을 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈(1)은 상부 덮개(10) 및 하부 덮개(20)를 포함하는 케이스; 상기 상부 덮개(10)를 관통하고 상기 케이스 내부에 구비되는 내부 히터(40); 상기 상부 덮개(10)를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터(40)와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 작동 유체 주입관(50); 상기 상부 덮개(10)를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 열전대(60); 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터(40), 작동 유체 주입관(50) 및 열전대(60)를 감싸는 전해질부(70); 및 상기 하부 덮개(20)의 외부에 구비되는 외부 히터(30)를 포함한다.1 is a cross-sectional view showing a unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a unit cell module 1 for an alkali metal thermoelectric converter of the present invention includes a case including an upper cover 10 and a lower cover 20; An internal heater 40 penetrating through the upper cover 10 and provided inside the case; A working fluid injection tube 50 penetrating the upper cover 10 and provided in the length direction adjacent to the internal heater 40 in the case; A thermocouple (60) penetrating through the upper cover (10) and provided in a longitudinal direction adjacent to the internal heater in the case; An electrolyte unit 70 surrounding the internal heater 40, the working fluid injection tube 50, and the thermocouple 60 in the case; And an external heater 30 provided outside the lower cover 20.

상기 상부 덮개(10) 및 하부 덮개(20)는 내부가 외부로부터 밀폐되도록 오링(O-ring) 등에 의하여 밀봉하여, 별도의 접합 공정 없이 기밀 처리하는 것이 바람직하다. The upper cover 10 and the lower cover 20 is sealed by an O-ring (O-ring) or the like so that the inside is sealed from the outside, it is preferable that the airtight treatment without a separate bonding process.

상기 내부 히터(40) 및 외부 히터(30)는 상기 케이스 내부로 주입된 작동 유체를 가열하여 고체상태의 작동 유체를 증기로 상변화 시키고, 상변화된 작동 유체를 전해질부(70)의 외부로 이동시키는 역할을 한다. 구체적으로 상기 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈(1)을 구동하기 위해서, 전해질부(70)의 내부에 작동 유체가 충진되고, 상기 작동 유체가 나트륨일 경우 약 800℃ 이상의 고온부가 형성되어 작동 유체의 증기압이 고압으로 형성되며, 전해질부(70)의 외부에서 상대적으로 낮은 약 300℃ 의 온도에 의해서 작동 유체의 증기압이 저압으로 형성된다. 이를 통해 상기 작동 유체의 화학 포텐셜(chemical potential)의 차이가 발생하게 되고, 작동 유체 이온이 고농도 부위 즉, 전해질부(70)의 내부로부터 전해질부(70)를 통해 저농도 부위 즉, 전해질부(70)의 외부로 이동하게 된다.The internal heater 40 and the external heater 30 heat the working fluid injected into the case to change the working fluid in a solid phase into steam, and move the changed phase working fluid out of the electrolyte unit 70. It plays a role. Specifically, in order to drive the unit cell module 1 for the alkali metal thermoelectric converter, a working fluid is filled in the electrolyte part 70, and when the working fluid is sodium, a high temperature part of about 800 ° C. or more is formed to operate the working fluid. The vapor pressure of is formed at a high pressure, the vapor pressure of the working fluid is formed at a low pressure by a temperature of about 300 ℃ relatively low outside the electrolyte portion 70. As a result, a difference in chemical potential of the working fluid is generated, and the working fluid ions are concentrated at a low concentration portion, ie, the electrolyte portion 70, through the electrolyte portion 70 from the inside of the high concentration portion, that is, the electrolyte portion 70. Will move outside).

상기 작동 유체 주입관(50)은 외부로부터 케이스 내부로 작동 유체를 이송시켜 가열에 의하여 증기상태로 변환된 작동 유체가 전해질을 통과하면서 전기를 발생시키고, 이에 따라 소진된 작동 유체를 보충하는 역할을 한다. 이를 통해, 작동 유체가 보충된 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈을 지속적으로 운전할 수 있으며, 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈의 조건에 따른 성능 평가 측정에 유용하게 활용될 수 있다. The working fluid injection pipe 50 transfers the working fluid from the outside to the inside of the case so that the working fluid converted into a vapor state by heating generates electricity while passing through the electrolyte, thereby replenishing the exhausted working fluid. do. Through this, the unit cell module for the alkali metal thermoelectric converter supplemented with the working fluid can be continuously operated, and can be usefully used for measuring performance evaluation according to the conditions of the unit cell module for the alkali metal thermoelectric converter.

상기 열전대(60, thermocouple)는 내부 히터(40) 및 외부 히터(30)에 의하여 가열된 작동 유체의 온도를 측정하고, 온도에 따른 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈(1)이 발생시키는 전기적 변화를 관측하는데 활용될 수 있다.The thermocouple (60, thermocouple) measures the temperature of the working fluid heated by the internal heater 40 and the external heater 30, the electrical change generated by the unit cell module (1) for alkali metal thermoelectric converter according to the temperature Can be used to observe.

상기 전해질부(70)는 고온에서 구조적으로 안정하고, 알칼리 금속에 대해 이온전도성을 가지지만, 전자에 대해서는 절연체 역할을 하며, 구체적으로 금속 양이온만을 선택적으로 통과시킬 수 있는 베타"-알루미나(β"-Al2O3)를 포함하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The electrolyte portion 70 is structurally stable at high temperatures, has ion conductivity with respect to alkali metals, but acts as an insulator for electrons, and specifically, can only selectively pass metal cations. -Al 2 O 3 ) is preferably included, but is not limited thereto.

상기 내부 히터(40) 및 외부 히터(30)에 의하여 가열된 작동 유체는 작동 유체 이온의 형태로 상기 전해질부(70)를 통과하게 되며, 통과된 작동 유체 이온은 전자를 전달받아 중성화된다.The working fluid heated by the internal heater 40 and the external heater 30 passes through the electrolyte unit 70 in the form of working fluid ions, and the working fluid ions passed through the electrons are neutralized.

상기 작동 유체는 알칼리 금속으로 나트륨 또는 칼륨인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 작동 유체로 나트륨을 사용하는 경우 전해질부(70) 내부의 온도는 900 내지 1300K, 전해질부(70) 외부의 온도는 400 내지 800K인 것이 바람직하고, 상기 작동 유체가 칼륨인 경우 상기 나트륨을 사용한 경우보다 온도를 약 100 내지 200K 정도 낮출 수 있다.
Preferably, the working fluid is sodium or potassium as the alkali metal, but is not limited thereto. When sodium is used as the working fluid, the temperature inside the electrolyte part 70 is preferably 900 to 1300 K, and the temperature outside the electrolyte part 70 is 400 to 800 K. When the working fluid is potassium, the sodium is used. The temperature can be lowered by about 100 to 200K than in the case.

도 2를 참조하면, 상기 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈(1)의 상기 하부 덮개(20)의 하부 및 외부 히터(30)를 관통하고, 작동 유체가 배출되도록 밸브(81)를 구비하는 작동 유체 배출부(80)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 작동 유체 주입관(50)을 통해 주입된 작동 유체가 가열되고, 작동 유체 이온이 전해질부(70)를 통과하면서 전기를 발생시키면서 중성화된 작동 유체가 상기 작동 유체 배출부(80)를 통해 외부로 배출되면서 지속적으로 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈을 작동시킬 수 있다.
Referring to FIG. 2, an operation having a valve 81 to penetrate the lower and external heaters 30 of the lower cover 20 of the unit cell module 1 for the alkali metal thermoelectric converter and to discharge the working fluid. It is preferable to further include a fluid discharge portion (80). The working fluid injected through the working fluid inlet tube 50 is heated, and the working fluid neutralized while the working fluid ions pass through the electrolyte unit 70 to generate electricity is transferred to the outside through the working fluid outlet 80. As discharged, the cell module for the alkali metal thermoelectric converter can be continuously operated.

도 3을 참조하면, 상기 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈(1)은 상기 상부 덮개(10)를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터(40)와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 집전체(90); 및 상기 전해질부(70)의 외부를 감싸는 금속 메쉬(91) 및 상기 금속 메쉬(91)와 연결되는 전극을 포함하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, the alkaline cell thermoelectric converter unit cell 1 includes a current collector 90 that penetrates the upper cover 10 and is provided in a longitudinal direction adjacent to the internal heater 40 in the case. ); And a metal mesh 91 surrounding the outside of the electrolyte unit 70 and an electrode connected to the metal mesh 91.

상기 집전체(90)는 상기 알킬리 금속 열전변환기용 단전지 모듈에서 집전체의 역할 뿐만 아니라, 전극(음극)의 역할을 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속 메쉬(91)는 전해질부(70)의 외부에서 집전체 역할을 하며, 외부에 구비된 전극(양극)과 연결되어 구비되는 것이 바람직하다.The current collector 90 may serve as an electrode (cathode) as well as a current collector in the unit cell module for the alkyl-metal thermoelectric converter. In addition, the metal mesh 91 serves as a current collector outside the electrolyte unit 70 and is preferably connected to an electrode (anode) provided at the outside.

일반적으로 전극은 작동 유체로부터 전자를 얻거나 전자를 주는 역할을 하며, 집전체는 전극이 얻은 전자를 외부 회로에 전달하거나 외부 회로로부터 전자를 공급받는 역할을 하는 것으로, 본 발명의 상기 집전체(90)는 작동 유체로부터 전자를 얻고, 전자를 외부 회로에 전달하는 역할을 하고, 상기 금속 메쉬(91)는 금속 메쉬(91)에 연결되어 구비된 전극이 외부 회로에서 공급받은 전자를 작동 유체에 주는 역할을 한다.In general, the electrode serves to obtain or give electrons from the working fluid, and the current collector serves to transfer the electrons obtained from the electrode to an external circuit or to receive electrons from the external circuit. 90 serves to obtain electrons from the working fluid and transfer the electrons to an external circuit, and the metal mesh 91 is connected to the metal mesh 91 so that an electrode provided with the supplied fluid is supplied from the external circuit to the working fluid. Role.

상기 집전체(90), 금속 메쉬(91) 및 전극은 Mo, TiN, TiB2, SiC, RuO 및 RuO2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
The current collector 90, the metal mesh 91, and the electrode are preferably one or more selected from the group consisting of Mo, TiN, TiB 2 , SiC, RuO, and RuO 2 , but are not limited thereto.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈(1)은 작동 유체 공급 장치(100)를 더 포함하고, 상기 작동 유체 공급 장치(100)는 작동 유체 저장부(120), 상기 작동 유체 저장부(120)의 외부에 구비되는 작동 유체 가열부(130), 상기 작동 유체 저장부(120)를 덮는 저장 덮개(110)를 포함하고, 상기 저장 덮개(110)에 공기가 출입할 수 있도록 밸브(151) 및 공기 출입관(150)이 구비되고, 상기 작동 유체 저장부(120) 및 작동 유체 가열부(130)의 하부를 관통하여, 작동 유체를 공급하는 작동 유체 주입관(140)과 연결되는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 4, the unit cell module 1 for the alkali metal thermoelectric converter further includes a working fluid supply device 100, and the working fluid supply device 100 includes a working fluid storage unit 120, the A working fluid heating part 130 provided outside the working fluid storage part 120, and a storage cover 110 covering the working fluid storage part 120, wherein air can enter and exit the storage cover 110. A valve 151 and an air access pipe 150 are provided to penetrate through the lower portion of the working fluid storage 120 and the working fluid heating part 130 to supply a working fluid. It is preferable to connect with).

구체적으로, 상기 작동 유체 공급 장치(100)는 작동 유체로 사용될 수 있는 나트륨 또는 칼륨을 작동 유체 저장부(120)에서 작동 유체 가열부(130)에 의해 가열시키고, 이를 다시 작동 유체 주입관(140)을 통해 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈로 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 밸브(151)를 구비한 공기 출입관(150)을 구비하여, 작동 유체가 원활하게 작동 유체 주입관(140)을 통해 주입되도록 하는 것이 바람직하다.
Specifically, the working fluid supply device 100 heats sodium or potassium, which may be used as working fluid, by the working fluid heating unit 130 in the working fluid storage unit 120, and again, the working fluid inlet tube 140. It is preferable to provide as a unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter through). In addition, it is preferable to include an air inlet pipe 150 having a valve 151 so that the working fluid can be smoothly injected through the working fluid injection pipe 140.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary and will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1: 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈
10: 상부 덮개 20: 하부 덮개
30: 외부 히터 40: 내부 히터
50: 작동 유체 주입관 60: 열전대
70: 전해질 80: 작동 유체 배출부
81, 141, 151: 밸브 90: 집전체
91: 금속 메쉬 100: 작동 유체 공급 장치
110: 저장 덮개 120: 작동 유체 저장부
130: 작동 유체 가열부 140: 작동 유체 주입관
150: 공기 출입관 160: 지지대1: unit cell module for alkali metal thermoelectric converter
10: upper cover 20: lower cover
30: external heater 40: internal heater
50: working fluid inlet tube 60: thermocouple
70: electrolyte 80: working fluid outlet
81, 141, 151: valve 90: current collector
91: metal mesh 100: working fluid supply device
110: storage cover 120: working fluid reservoir
130: working fluid heating unit 140: working fluid inlet tube
150: air entrance 160: support

Claims (6)

상부 덮개 및 하부 덮개를 포함하는 케이스;
상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에 구비되는 내부 히터;
상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 작동 유체 주입관;
상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 열전대;
상기 상부 덮개를 관통하고 상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터와 인접하여 길이 방향으로 구비되는 집전체;
상기 케이스 내부에서 상기 내부 히터, 작동 유체 주입관 및 열전대를 감싸는 전해질부;
상기 전해질부의 외부를 감싸는 금속 메쉬 및 상기 금속 메쉬와 연결되는 전극; 및
상기 하부 덮개의 외부에 구비되는 외부 히터를 포함하는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈.A case including a top cover and a bottom cover;
An internal heater passing through the upper cover and provided inside the case;
A working fluid injection tube which penetrates the upper cover and is provided in a length direction adjacent to the internal heater in the case;
A thermocouple penetrating through the upper cover and provided in a length direction adjacent to the internal heater in the case;
A current collector penetrating the upper cover and provided in a length direction adjacent to the internal heater in the case;
An electrolyte part surrounding the internal heater, a working fluid injection tube, and a thermocouple in the case;
A metal mesh surrounding the outside of the electrolyte and an electrode connected to the metal mesh; And
Alkali metal thermoelectric converter unit cell including an external heater provided on the outside of the lower cover. 청구항 1에 있어서,
상기 하부 덮개의 하부 및 외부 히터를 관통하고, 작동 유체가 배출되도록 밸브를 구비하는 작동 유체 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈.The method according to claim 1,
The unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter further comprising a working fluid discharge part penetrating the lower and outer heaters of the lower cover and having a valve to discharge the working fluid. 청구항 1에 있어서,
상기 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈은 작동 유체 공급 장치를 더 포함하고,
상기 작동 유체 공급 장치는 작동 유체 저장부, 상기 작동 유체 저장부의 외부에 구비되는 작동 유체 가열부, 상기 작동 유체 저장부를 덮는 저장 덮개를 포함하고,
상기 저장 덮개에 공기가 출입할 수 있도록 밸브 및 공기 출입관이 구비되고,
상기 작동 유체 저장부 및 작동 유체 가열부의 하부를 관통하여, 작동 유체를 공급하는 작동 유체 주입관과 연결되는 것을 특징으로 하는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈.The method according to claim 1,
The unit cell module for the alkali metal thermoelectric converter further includes a working fluid supply device,
The working fluid supply device includes a working fluid storage part, a working fluid heating part provided outside the working fluid storage part, and a storage cover covering the working fluid storage part,
A valve and an air entry pipe are provided to allow air to enter and exit the storage cover.
The unit cell module for an alkali metal thermoelectric converter, which is connected to a working fluid injection tube for supplying a working fluid through a lower portion of the working fluid storage part and the working fluid heating part. 청구항 1에 있어서,
상기 작동 유체 주입관에 주입되는 작동 유체는 나트륨 또는 칼륨인 것을 특징으로 하는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈.The method according to claim 1,
The working fluid injected into the working fluid inlet tube is sodium or potassium unit cell module for alkali metal thermoelectric converter, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 집전체, 금속 메쉬 및 전극은 Mo, TiN, TiB2, SiC, RuO 및 RuO2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈.The method according to claim 1,
The current collector, the metal mesh and the electrode is a unit cell module for alkali metal thermoelectric converters, characterized in that at least one selected from the group consisting of Mo, TiN, TiB 2 , SiC, RuO and RuO 2 . 청구항 1에 있어서,
상기 전해질부는 베타"-알루미나(β"- Al2O3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 금속 열전변환기용 단전지 모듈.The method according to claim 1,
The electrolyte unit is a single cell module for an alkali metal thermoelectric converter, characterized in that it comprises a beta "-alumina (β" -Al 2 O 3 ).
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