KR101314879B1 - 농도 센싱 장치 및 이를 구비한 연료 전지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도의 변화와 무관하게 용액의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 농도 센서에 관한 것이다.

본 발명의 농도 센싱 장치는, 센싱 영역내 용액을 가열하기 위한 가열 수단; 상기 센싱 영역내 용액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 상기 센싱 영역내 용액의 농도를 측정하기 위한 농도 센서; 및 상기 온도 센서의 출력값이 일정하도록 상기 가열 수단을 제어하는 등온제어부를 포함하며, 상기 가열 수단, 온도 센서, 농도 센서 및 등온제어부가, 농도를 센싱하려는 위치에 부착될 수 있는 베이스 프레임에 일체화되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따른 본 발명의 농도 센싱 장치를 실시함에 의해 저렴한 비용으로 온도에 무관한 농도의 감지 능력을 확보할 수 있는 효과가 있으며, 이를 연료 전지 시스템에 적용시키면, 저렴한 비용으로 고성능의 소형 연료 전지 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.

농도 센서, 켄트리버, 등온, 연료 전지, DMFC

Description

농도 센싱 장치 및 이를 구비한 연료 전지 시스템{Density Sensing Device and Fuel Cell System possessing it}

도 1은 본 발명에 따른 농도 센싱 장치의 일실시예를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 농도 센싱 장치에 장착될 수 있는 켄트리버 농도 센서의 일실시예를 도시한 구조도.

도 3은 도 2의 농도 센싱 장치를 혼합 탱크에 장착한 연료 전지 시스템의 일실시예를 도시한 시스템 구성도.

도 4는 도 1의 농도 센싱 장치에 장착될 수 있는 초음파형 농도 센서의 일실시예를 도시한 구조도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 베이스 프레임 12 : 가이드

22 : 가열 수단 24 : 온도 센서

26 : 농도 센서 32 : 전원 공급 라인

34 : 데이터 출력 라인 210 : 센싱 플레이트

220 : 가변 저항부

본 발명은 온도의 변화와 무관하게 용액의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 농도 센서 및 상기 농도 센서를 구비한 연료 전지 시스템에 관한 것이다.

연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소의 균형잡힌 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템이다.

연료 전지는 사용되는 전해질(electrolyte)의 종류에 따라, 인산 연료전지, 용융탄산염 연료전지, 고체 산화물 연료전지, 고분자 전해질 연료전지, 알칼리 연료 전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 기본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.

이들 중 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)는 다른 연료전지에 비하여 출력 특성이 월등히 높고, 작동 온도가 낮으며, 아울러 빠른 시동 및 응답특성과 함께, 휴대용 전자기기용과 같은 이동용(transportable) 전원이나 자동차용 동력원과 같은 수송용 전원은 물론, 주택, 공공건물의 정지형 발전소와 같은 분산용 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.

또한, 연료 전지에는 고분자 전해질 연료 전지와 유사하나 액상의 메탄올 연료를 직접 스택에 공급할 수 있는 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)가 있다. 직접 메탄올 연료전지는 고분자 전해질형 연료전지와 달리 연료에서 수소를 얻기 위한 개질기를 사용하지 않기 때문에 소형화에 더욱 유리하다.

상술한 직접 메탄올 연료전지는 예를 들어 스택(stack), 연료 탱크 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 수소를 함유한 연료와 산소나 공기 등의 산화제를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시킨다. 이러한 스택은 통상 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)와 세퍼레이터(separator)로 이루어진 단위 연료전지가 수 개 내지 수십 개로 적층된 구조를 가진다. 여기서, 막-전극 어셈블리는 고분자 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극(일명, "연료극" 또는 "산화전극"이라고 한다)과 캐소드 전극(일명, "공기극" 또는 "환원전극"이라고 한다)이 부착된 구조를 가진다.

한편, 직접 메탄올 연료 전지 같은 연료가 액체 상태로 스택에 공급되는 연료 전지에 있어서는, 애노드 전극과 캐소드 전극으로 공급되는 연료의 몰농도에 따라 그 운전 효율에 큰 차이를 보인다. 예를 들면, 애노드 전극에 공급되는 연료의 몰농도가 높으면, 현재 사용할 수 있는 고분자 전해질막의 한계로 인해 애노드측에서 캐소드측으로 넘어가는 연료의 양이 증가되고, 따라서 캐소드 전극측에서 반응하는 연료로 인해 역기전력이 발생하여 출력이 감소된다. 이것은 연료전지스택이 그 구성 및 특성에 따라 소정의 연료농도에서 최적의 운전 효율을 갖기 때문이다. 따라서, 직접 메탄올 연료전지시스템에서는 안정적인 운전을 위하여 연료의 몰농도를 적절하게 조절하는 방안이 요구되고 있다.

따라서, 직접 메탄올 연료전지 등의 경우, 스택이나 연료 탱크, 리사이클 탱 크 같은 설비에 저장된 용액 또는 상기 설비간 배관 내로 유동하는 용액의 농도를 측정하는 수단을 구비할 수 있다.

상기 연료 전지에 있어서, 연료 수용액 등의 농도를 측정함에 의해, 연료 전지 시스템의 구동 상태를 추정할 수 있으며, 상기 추정 결과에 따라 연료 전지 시스템을 이루는 각 구성요소를 제어함으로써, 연료 전지의 구동 효율을 높일 수 있다.

또한, 고분자 전해질형 연료 전지 등 애노드에 수소가 공급되는 형태의 연료 전지에 있어서도, 캐소드측 배출물질의 응축액과 같은 용액 형태의 물질이 존재할 수 있으며, 목적에 따라 상기 용액에 대한 농도 센싱이 필요할 수 있다.

따라서, 연료 전지에 있어서, 용액의 농도 측정은 그 성능 향상에 있어 매우 중요한 역할을 담당하고 있음을 알 수 있다. 그런데, 용액의 농도 측정을 위한 측정 장치를 필요한 부분에 설치하는데 있어서, 상기 농도 측정 장치는 그 크기가 보다 작을 것, 정확한 농도 센싱을 보장할 것, 신속한 농도 센싱을 보장할 것, 비용이 저렴할 것과 같은 많은 요구사항을 최적으로 충족시켜야 한다.

상기 요구사항을 충족하기 위해 고분자 흡착형 농도 센서, 도 4에 도시한 바와 같이 초음파 발생기(310)와 검출기(320)로 이루어진 초음파형 농도 센서, 용액에 의한 전극간 저항을 측정하는 저항 측정형 농도 센서 등 공지된 농도 센서를 연료 전지에 적용시킨 것들이 다수개 제안된 바 있다. 그러나, 현재까지 연료전지에 적용된 농도 센서는 모두 상기 요구사항 모두를 충분하게 만족시키지 못하고 있으며, 이에 따라 저렴한 가격에 고성능의 연료 전지를 구현하기가 곤란하였다.

또한, 현재까지 제안된 거의 모든 농도 센서는 센싱하려는 용액의 온도에 따라 편차가 크다. 상기 온도에 따른 편차를 상쇄하기 위해 별도로 온도 센서를 장착하고 온도에 따른 농도 산출을 위한 변환 테이블을 구비하는 방안 및 농도를 측정하려는 장치의 온도를 강제적으로 일정하게 유지시켜 농도를 측정하는 방안 등이 제안되었다. 그러나, 전자의 경우 정확한 변환 테이블의 구성이 용이하지 않으며 센서의 편차에 따라 변환 테이블 조정이 곤란하다는 문제점이 있으며, 후자의 경우 연료 전지 시스템의 연료 탱크 같은 구성의 온도를 일정하게 유지하는 것은 비용적인 면에서 무리가 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 저렴한 비용으로 온도와 무관하게 농도를 정확하게 측정할 수 있는 농도 센싱 장치 및 이를 구비한 연료 전지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 농도 센싱 장치는, 센싱 영역내 용액을 가열하기 위한 가열 수단; 상기 센싱 영역내 용액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 상기 센싱 영역내 용액의 농도를 측정하기 위한 농도 센서; 및 상기 온도 센서의 출력값이 일정하도록 상기 가열 수단을 제어하는 등온제어부를 포함하며, 상기 가열 수단, 온도 센서, 농도 센서 및 등온제어부가, 농도를 센싱하려는 위치에 부착될 수 있는 베이스 프레임에 일체화되어 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

(실시예)

도 1에 도시한 바와 같은 본 실시예의 농도 센싱 장치(100)는 연료 전지 시스템의 연료 탱크나 미반응 연료 회수용 혼합 탱크 같은 센싱 용액이 저장되는 탱크 등에 장착하기 위한 형태를 가지고 있다.

도시한 베이스 프레임(10)은 탱크의 바닥이나 벽에 부착하기 쉽도록 일면이 평면으로 되어 있으며, 상기 평면에 별도의 부착 수단(예: 볼트 체결구)을 더 구비할 수 있다. 상기 베이스 프레임(10)의 부착되는 평면의 반대면은 탱크내의 용액과 직접 접하게 되며, 여기에 농도 센서(26), 온도 센서(24) 및 가열 수단(24)이 설치된다. 또한, 베이스 프레임(10)은 용액의 유동이 가능한 상태로 센싱 영역내 용액의 온도를 유지시키기 위한 가이드부(12)를 더 포함하는 것이 가열 수단(24)에 의한 전력의 낭비를 방지하며 보다 정확한 등온 제어를 위해 바람직하다.

상기 가열 수단(22)에 의해 가열되는 영역에 농도 센서(26) 및 온도 센서(24)가 설치되는데, 센싱 위치상의 측정 오차를 최소화하기 위해, 도시한 바와 같이 상기 가열 수단(22)을 평면 고리형으로 구현하고 상기 농도 센서(26) 및 온도 센서(24)를 상기 가열 수단(22) 내부에 위치시키는 것이 바람직하다.

상기 등온 제어부(미도시)는 상기 온도 센서의 측정값이 소정의 상한온도 이상이면 가열 수단(22)을 정지시키고, 소정의 하한온도 이하이면 가열 수단(22)을 가동시켜, 상기 가열 수단 부근의 센싱 영역의 용액 온도를 일정하게 유지시킨다. 센싱 영역이란 농도 센서가 위치한 지점 부근의 용액으로 채워지는 영역을 뜻하는 것으로, 상기 베이스 프레임(10)의 소정 거리 내 영역, 센싱 소자(24, 26)/가열 수단(22)의 소정 거리 내 영역 또는 가이드부(12) 내부 영역으로 정의될 수 있다.

상기 등온 제어부 및 가열 수단(22), 각 센서(24, 26)의 기동에는 전원이 필요한데, 내장 배터리를 사용하기 보다는 상기 베이스 프레임(10)에 전원 공급 라인(32)을 연결하여 외부 전원을 인가하는 것이 바람직하다. 또한, 농도 센싱값을 유선으로 외부로 전달하기 위한 데이터 출력 라인(34)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 전원 공급 라인(32) 및 데이터 출력 라인(34)은 측정하려는 용액에 영향받지 않는 재질로 코팅되며, 센싱 동작 및 베이스 프레임의 부착을 방해하지 않는 위치로 인출되도록 구현하는 것이 바람직하다. 상기 온도센서(24)는 써미스터, 바이메탈 등 현재까지 개시된 온도 센서 중 비교적 소형이며, 액체의 온도 측정에 유용한 것을 사용하면 된다.

상기 농도 센서(26)의 경우 현재까지는 소형이면서도 정확도가 충분히 높은 것이 제시되지 않았다. 종래기술에 따른 도 4에 도시한 초음파 방출-감지 센서 등을 사용할 수도 있으나, 보다 센싱의 정확도를 향상시키기 위해 본 발명에서는 켄트리버 방식의 농도 센서를 적용하는 것이 바람직하다.

상기에서 소개하는 켄트리버 농도 센서의 원리를 설명하면, 충분히 얇은 두께를 가지는 켄트리버가 메탄올 수용액 상에 담궈져 있으면, 불규칙적인 운동을 하는 메탄올 수용액을 구성하는 물 분자 및 메탄올 분자가 켄트리버에 충돌하게 되고, 상기 충돌에 따른 켄트리버의 변형은 켄트리버의 저항값의 변화를 야기한다. 그런데, 물 분자와 메탄올 분자의 분자량에 차이가 있으므로, 메탄올 수용액의 농도에 따라 켄트리버에 가해지는 충격량이 달라져서, 상기 저항값의 변화 정도에 차이가 발생한다. 상기 저항값의 변화 정도를 감지하고 이를 대응하는 농도값으로 변환하여 농도 측정이 수행된다.

그런데, 메탄올 수용액에 켄트리버를 담궈 놓는 것만으로는 물 분자 및 메탄올 분자로부터의 충격량이 너무 미약하여 농도 센싱의 정밀도가 떨어질 수 있다. 이를 극복하기 위해 센티레버 자체를 일정하게 운동시킬 수 있도록 켄트리버와 접합된 압전소자 등으로 제작되는 구동부를 더 포함할 수도 있다.

도 3에 도시한 능동형 켄트리버 농도 센서는, 센싱하려는 용액에 담궈진 상태가 되는 센싱 플레이트(210')와, 센서가 설치되는 지점에 실장되는 가변 저항부(220')가 일체형으로 형성된 켄트리버 구조를 가지게 된다. 또한, 상기 가변 저항부(220')의 저항에 따라 농도를 산출하기 위한 농도 산출부(250', 260')를 구비한다.

한편, 상기 가변 저항부(220')에 연결된 농도 산출부는, 상기 가변 저항부의 저항을 측정하기 위한 저항 측정부(250'); 및 상기 저항 측정부(250')에서 측정한 저항값을 농도 변환하기 위한 농도 변환부(260')로 이루어질 수 있다. 상기 저항 측정부(250')는 가변 저항부(220')의 저항값에 비례하는 전기적 물리량(예 : 전압 또는 전류)을 출력한다. 상기 농도 변환부(260')는 상기 농도 센싱부가 설치된 위치에 따라 다른 데이터를 가지는 저항-농도 변환 테이블을 구비하여, 상기 저항 변동량에 대응하는 농도값을 변환 테이블에서 검색하여 변환 농도로 산출할 수 있다.

부품의 모듈화 관점에서 살펴보면, 상기 속도 변환부(260')를 유체 속도 측정용 모듈에 일체화시키기 보다는, 상기 저항 측정부(250')까지만 일체화시키고, 농도 변환부(260')는 유체 속도 측정용 모듈이 장착되는 시스템의 연산장치(예: 제어부)에서 수행하도록 구현하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 저항 측정부(250')는 가변 저항부(220') 저항값에 비례하는 전압 또는 전류를 생성하고, 이를 상기 시스템의 연산장치로 전달하기 위한 버퍼의 역할을 수행하도록 구현할 수 있다.

도 3은 직접 메탄올 연료전지 시스템에 도 1의 농도 센싱 장치가 설치된 일실시예를 도시하고 있다. 그러나, 도시한 구조는 메탄올을 연료로 사용하는 경우에 한정하지 않고, 에탄올이나 아세트산을 연료로 사용하는 연료전지와 같이, 수용액 상태의 연료가 스택으로 공급되는 형식의 연료 전지 시스템의 경우에도 적용될 수 있다.

직접 메탄올형 연료전지는 도시된 바와 같이 수소가스와 산소의 화학반응에 의해서 전기를 생성하는 스택(110)과, 스택(110)에 공급하고자 하는 고농도 연료가 저장되어 있는 연료 공급부(190)와, 스택(110)에 산화제를 공급하기 위한 산화제 공급부(미도시, 생략가능)와, 스택(110)으로부터 배출되는 미반응 연료를 회수하는 열교환기(160)와, 열교환기(160)로부터 배출되는 미반응 연료와 연료 공급부(190)로부터 배출되는 고농도 연료를 혼합시킨 수소함유연료를 스택(110)에 공급하는 혼합 탱크(130)를 구비한다. 여기서, 상기 열교환기(160)와 혼합 탱크(130)는 스택의 배출물을 처리하는 배출물 처리부를 구성하며, 상기 연료 공급부(190)와, 혼합 탱크(130)는 연료 공급부를 구성한다.

상기 스택(110)에는 고분자막과, 고분자막의 양측에 제공된 캐소드 전극 및 애노드 전극으로 이루어진 전극막 조립체(MEA; Membrane Electrode Assembly)를 포함하는 단위전지가 복수개 제공된다. 애노드 전극은 혼합 탱크(130)로부터 공급되는 수소함유연료를 개질시켜 생성된 수소가스를 산화시켜 수소이온(H+)과 전자(e-)를 발생시킨다. 캐소드 전극은 산화제 공급부로부터 공급되는 공기 중의 산소를 산소이온과 전자로 변환시킨다. 그리고, 고분자막 애노드 전극에서 발생된 수소이온을 캐소드 전극에 이온교환의 기능과 함께 수소함유연료의 투과를 방지하는 기능을 갖는 전도성 고분자 전해질막으로서 약 50 ~ 200㎛ 정도의 두께를 갖는다.

상기 단위전지에서 수소가스와 산소의 화학반응결과 생성되는 전기 에너지는 전력 변환장치(180)를 통해 전류/전압 등이 출력 규격에 맞게 변환되어 외부 부하로 출력된다. 구현에 따라 상기 전력 변환장치(180)의 출력은 별도로 구비되는 2차 전지를 충전시키는 구조를 가질 수 있으며, 구동 제어부(150)를 위한 전원을 공급하는 구조를 가질 수 있다.

이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)이 혼합되어 있는 미반응 연료는 배출부를 통해서 열교환기(160)의 응축부로 이동하며, 상기 응축부에서 응축된 미반응 연료는 혼합 탱크(130)로 수집된다. 미반응 연료에 함유된 이산화탄소는 혼합 탱크(130)에서 외부로 유출될 수 있다. 혼합 탱크(130)에 수집된 미반응 연료와 연료 공급부(190)에서 공급되는 고농도 연료는 혼합된 후에 스택(110)의 애노드 전극으로 공급된다.

산화제 공급부는 산화제로서 공기를 공급하는 공기 공급 수단일 수 있으며, 공기를 스택(110)의 캐소드 전극에 공급하기 위한 능동적인 구동펌프로 구현하거나, 단순히 공기의 흐름이 원할한 구조를 가지는 수동적인 통기공으로 구현할 수 있다.

구동 제어부(150)는 본 실시예에 따른 농도 센싱 장치의 센싱값에 따라 연료 공급부(190)를 위한 구동펌프와, 혼합 탱크(130) 내 연료를 스택(110)에 공급하는 펌프의 동작을 제어할 수 있다. 상기 언급한 펌프들 뿐만 아니라, 캐소드에서 열교환기(160)로의 배관(122), 열교환기(160)에서 혼합 탱크(130)로의 배관(126), 에노드에서 혼합 탱크(130)로의 배관(124) 등의 내부에도 구현에 따라 펌프를 설치할 수 있으며, 상기 구동 제어부(160)는 설치된 각 펌프의 동작을 제어할 수 있다.

상기 구동 제어부(150)가 상기 펌프들을 동작을 제어하는데 필요한 입력 데이터로는 연료 전지 각 부분의 농도값 및 전력 변환 장치의 생성 전력 상태(전류, 전압 등), 각 부분의 온도값 등이 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상에 따른 농도 샌싱 장치는 도시한 혼합 탱크(130)외 에도, 각 펌프 등의 시스템 구성요소 내부에도 설치될 수 있으며, 캐소드에서 열교환기(160)로의 배관(122), 열교환기(160)에서 혼합 탱크(130)로의 배관(126), 에노드에서 혼합 탱크(130)로의 배관(124) 및 연료 공급부(190)에서 혼합 탱크(130)로의 배관 등의 액체 유동경로에도 설치될 수 있다.

상기 구동 제어부(150)의 동작을 산화제 공급부, 열교환부(160), 혼합 탱크(130)에서 스택(110)으로의 배관(128) 내 펌프를 제어하며, 혼합 탱크(130) 내에만 농도 센싱 장치(100)가 구비된 경우로 간략화하여 설명하겠다.

혼합 탱크(130)에 본 발명에 따른 농도 센싱 장치(100)를 설치하는 경우, 일반적인 DMFC 시스템에서 혼합 탱크의 온도는 65 ~ 75℃를 가지는데, 본 발명에 따른 농도 센싱 장치를 적용하는 경우 센싱 영역의 온도는 80℃를 유지시키는 것이 켄트리버 농도 센서를 적용하는 경우에 있어 유리하다.

상기 구동 제어부(150)는 전력 변환 장치의 출력 전력이 기준에 미달하면 많은 부하가 걸린 것으로 판단하여 발전량을 늘리기 위해 배관(128) 내 펌프를 가동시켜 스택으로의 연료 공급을 증가시킨다. 한편, 혼합 탱크(130)내의 농도가 소정 기준보다 낮아지면 열교환기(160)의 가동율을 증가시켜 비반응 연료의 응축량을 늘리거나, 연료 공급부(190)로부터의 원료 공급을 증가시킨다. 반면, 혼합 탱크(130)내의 농도가 소정 기준보다 높아지면 열교환기(160)의 가동율을 감소시켜 비반응 연료의 응축량을 줄이거나, 연료 공급부(190)로부터의 원료 공급을 감소시킨다. 이에 따라, 혼합 탱크(130)로부터 스택(110)의 애노드 전극에 공급되는 수소함유 연료의 농도를 일정하게 유지하여 연료전지 시스템의 발전효율을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상기 구성에 따른 본 발명의 농도 센싱 장치를 실시함에 의해 저렴한 비용으로 온도에 무관한 농도의 감지 능력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 농도 센싱 장치를 구비한 연료 전지 시스템은 저렴한 비용으로 고성능의 소형 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 센싱 영역 내 용액을 가열하기 위한 가열 수단;

   상기 센싱 영역 내 용액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;

   상기 센싱 영역 내 용액의 농도를 측정하기 위한 농도 센서; 및

   상기 온도 센서의 출력값이 일정하도록 상기 가열 수단을 제어하는 등온제어부를 포함하며,

   상기 가열 수단, 온도 센서, 농도 센서 및 등온제어부가, 농도를 센싱하려는 위치에 부착될 수 있는 베이스 프레임에 일체화되어 구성되며,

   상기 농도 센서는, 용액 내부에 위치하며 용액 구성 입자들의 충돌을 감지하기 위한 센싱 플레이트; 상기 센싱 플레이트의 충돌 감지에 따라 저항값이 변하는 가변 저항부; 상기 가변 저항부의 저항에 따라 농도를 산출하기 위한 농도 산출부; 및 상기 센싱 플레이트를 일정하게 운동시키기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 센싱 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 프레임은,

   용액의 유동이 가능한 상태로 센싱 영역내 용액의 온도를 유지시키기 위한 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 센싱 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 베이스 프레임은,

   구동 전원을 입력받기 위한 구동 전원 입력 라인, 및

   상기 농도 센서의 센싱값을 출력하기 위한 데이터 출력 라인

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 센싱 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 농도 산출부는,

   상기 가변 저항부의 저항을 측정하기 위한 저항 측정부; 및

   상기 농도 센싱부가 설치된 위치에 따라 주어지는 저항-농도 변환 관계에 따라 농도를 산출하는 농도 변환부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 센싱 장치.
6. 수소를 함유한 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 상기 연료전지 스택에 수소 함유 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 연료전지 스택에 산화제를 공급하는 산화제 공급부와, 상기 연료전지 스택의 유출물을 제거 또는 재활용하기 위한 유출물 처리부를 포함하는 연료 전지;

   상기 연료 전지 내에 존재하는 용액 상태 물질의 농도를 측정하기 위한 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항 기재의 농도 센싱부; 및

   상기 농도 센싱부의 센싱 결과에 따라 상기 연료 전지의 구동을 제어하기 위한 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 연료 전지는,

   직접 메탄올 연료 전지인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.

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