KR20100079105A - Stand-alone multi module fuel cell assembly system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능한 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-module fuel cell assembly system, and more particularly to a multi-module fuel cell assembly system capable of separately coupling each independent module to the assembly.
연료전지 시스템은 통상적으로 하나의 연료전지 셀 위에 다른 하나의 연료전지 셀이 적층되어, 연료전지 스택을 형성한다. 전지의 개수는 스택의 전력 등급을 결정하고, 시스템에 높은 전력 등급을 제공하기 위하여 다수의 연료전지 스택이 사용되며, 스택의 출력을 조합하여 원하는 전력 출력을 구현한다.In a fuel cell system, one fuel cell cell is typically stacked on one fuel cell to form a fuel cell stack. The number of cells determines the power rating of the stack, and multiple fuel cell stacks are used to provide a high power rating for the system, combining the outputs of the stack to achieve the desired power output.
높은 출력의 시스템을 구현하기 위해서 모듈화된 스택을 조합하여 연료전지 시스템을 구축한다. 여기서 모듈은 스택, 면압장치, 체결장치, 매니폴드와 연료 공급 라인을 형성하는 파이프 그리고 이것을 수용하는 케이스를 포함한다. 스택은 구조체의 길이를 따라 직선 형태로 정렬된다.Fuel cell systems are constructed by combining modular stacks to achieve high power systems. The module here comprises a stack, a pressure device, a fastening device, a pipe forming a manifold and a fuel supply line and a case for receiving it. The stack is aligned in a straight line along the length of the structure.
이렇게 구성된 모듈을 조합하여 대용량의 시스템을 구축한다. 각 모듈과 연료 가스를 분배하고 배기 가스를 회수하는 조립체로 시스템을 구성한다. 연료 가스 배관은 조립체로부터 각 모듈로 분배되어, 조립체로부터 연결된 모든 모듈의 연료 가스 분배 및 배기 가스 회수가 이루어지게 된다.Combine these modules to build a large capacity system. The system consists of each module and an assembly that distributes fuel gas and recovers exhaust gas. The fuel gas piping is distributed from the assembly to each module so that fuel gas distribution and exhaust gas recovery of all modules connected from the assembly are achieved.
상술한 형태의 연료전지 조립체의 하나로 종래 기술 중 하나의 구조체 내부에 각 스택을 배치하고 중앙에 연료 가스의 분배 및 회수 조립체를 두어 배치한 스택과 조립체 전체를 하나의 구조체로 덮어서 하나의 모듈로 구성하는 방법이 있다. 그러나, 이와 같은 구조는 배치된 스택 중에 일부를 교체하거나 수정하기가 어렵고, 스택 중 하나라도 이상이 생기면 전체 모듈을 정지해야 하는 문제점이 있었다.As one of the fuel cell assemblies of the above type, each stack is disposed inside a structure of one of the prior arts, and a stack and an assembly of the fuel gas distribution and recovery assembly in the center are covered with one structure to form a single module. There is a way. However, such a structure has a problem in that it is difficult to replace or modify a part of the stacked stacks, and when an abnormality occurs in any one of the stacks, the entire module must be stopped.
이에 본 발명자들은 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능하게 하여 일부 모듈의 수정 및 교체가 용이하고, 밸브를 이용하여 연료 가스 분배를 조정하도록 하여 시스템 운영을 유동적으로 할 수 있으며, 결합 모듈의 수를 확장하여 전체 시스템의 용량 확장이 가능하도록 하여 원하는 사양에 맞는 전력 출력 확보가 가능한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 개발하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors can separate and couple each independent module to the assembly, so that it is easy to modify and replace some modules, and to adjust the fuel gas distribution using a valve, thereby allowing the system operation to be flexible. It has led to the development of a stand-alone multi-module fuel cell assembly system that expands the number of combined modules, allowing the capacity of the entire system to be expanded to ensure power output that meets the desired specifications.
본 발명의 목적은 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능하게 하여 일부 모듈의 수정 및 교체가 용이한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a standalone multi-module fuel cell assembly system in which each independent module can be separately coupled to an assembly, thereby making it easy to modify and replace some modules.
본 발명의 다른 목적은 밸브를 이용하여 연료 가스 분배를 조정하도록 하여 시스템 운영을 유동적으로 할 수 있는 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a stand-alone multi-module fuel cell assembly system capable of fluidly operating a system by adjusting fuel gas distribution using a valve.
본 발명의 또 다른 목적은 결합 모듈의 수를 확장하여 전체 시스템의 용량 확장이 가능하도록 하여 원하는 사양에 맞는 전력 출력 확보가 가능한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide an independent multi-module fuel cell assembly system capable of securing a power output that satisfies a desired specification by expanding the number of coupling modules to enable capacity expansion of the entire system.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명의 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템은 다수의 독립형 모듈, 및 상기 다수의 독립형 모듈에 개별적으로 연결되어 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.Stand-alone multi-module fuel cell assembly system of the present invention is characterized in that it comprises a plurality of stand-alone modules, and the assembly is separately connected to the plurality of stand-alone modules capable of gas distribution and recovery.
여기서,here,
상기 다수의 독립형 모듈은 개별적으로 독립형 모듈로 분리 및 결합이 가능한 것을 특징으로 한다.The plurality of standalone modules may be separately separated and combined into standalone modules.
상기 조립체는 각 독립형 모듈과 개별적으로 분리 및 결합이 가능한 것을 특징으로 한다.The assembly is characterized in that can be separated and combined with each stand-alone module individually.
상기 독립형 모듈은 수평으로 배열되고, 각각의 독립형 모듈에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.The stand-alone module is arranged horizontally, characterized in that the assembly capable of distributing and recovering gas to each stand-alone module is individually connected.
상기 독립형 모듈은 수직으로 적층되고, 각각의 독립형 모듈에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.The standalone modules are stacked vertically, and the assembly capable of distributing and recovering gas is individually connected to each standalone module.
상기 독립형 모듈은 수평으로 배열된 독립형 멀티모듈 및 수직으로 적층된 독립형 멀티모듈을 포함하고, 상기 독립형 멀티모듈 각각에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.The standalone module may include a standalone multimodule arranged horizontally and a standalone multimodule stacked vertically, and an assembly capable of distributing and recovering gas may be individually connected to each of the standalone multimodules.
상기 독립형 모듈은 수평으로 배열되고, 각 독립형 모듈 사이에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.The standalone modules are arranged horizontally, and the assembly capable of distributing and recovering gas is individually connected between each standalone module.
상기 조립체는 각 모듈로 분배되는 파이프 입구에 연료의 양을 조절할 수 있는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.The assembly is characterized in that it comprises a valve for controlling the amount of fuel at the pipe inlet to be distributed to each module.
상기 조립체는 각 독립형 모듈로의 연료 가스 분배 파이프를 확장 연결 가능하고, 독립형 모듈을 추가로 설치하여 시스템의 전체 용량을 확장할 수 있는 것을 특징으로 한다.The assembly is characterized in that the fuel gas distribution pipe to each stand-alone module can be expanded and further installed, the stand-alone module can be expanded to expand the overall capacity of the system.
본 발명은 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능하게 하여 일부 모듈의 수정 및 교체가 용이하고, 밸브를 이용하여 연료 가스 분배를 조정하도록 하여 시스템 운영을 유동적으로 할 수 있으며, 결합 모듈의 수를 확장하여 전체 시스템의 용량 확장이 가능하도록 하여 원하는 사양에 맞는 전력 출력 확보가 가능한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하는 발명의 효과를 가진다.The present invention allows each independent module to be separately coupled to the assembly, making it easy to modify and replace some modules, and to adjust the fuel gas distribution using valves to allow for flexible system operation. By expanding the number of modules to enable the capacity expansion of the entire system has the effect of providing an independent multi-module fuel cell assembly system capable of ensuring power output to meet the desired specifications.
이하, 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of a stand-alone multi-module fuel cell assembly according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사양에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following examples are not intended to limit the scope of the present invention but merely illustrative of the components set forth in the claims of the present invention, which are included in the technical specification throughout the specification of the present invention and the components of the claims. Embodiments including substitutable components as equivalents in may be included in the scope of the present invention.
실시예Example
도 1은 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 및 조립된 독립형 모듈의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a standalone multi-module fuel cell assembly and an assembled stand-alone module according to the present invention.
도 1에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템은 하나의 스택으로 구성된 독립형 모듈(2)이 연료 가스 배기구를 일정 방향으로 하여 배치되고, 배치된 면에 조립체(1)가 위치하여 각 독립형 모듈(2)에 연료가스를 분배 및 회수가 가능하다.As shown in FIG. 1, in a stand-alone multi-module fuel cell assembly system according to the present invention, a stand-
도 2는 도 1의 조립체의 사시도이고, 도 3은 도 2의 조립체의 평면도이며, 도 4는 도 2의 조립체의 정면도이다.FIG. 2 is a perspective view of the assembly of FIG. 1, FIG. 3 is a top view of the assembly of FIG. 2, and FIG. 4 is a front view of the assembly of FIG. 2.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조립체(1)는 연료가스의 중앙 메인 입/출구 파이프로부터 라인이 분배되어 각 독립형 모듈로 입/출구 파이프가 연결된다. 도 2는 연료가스 중앙 메인 입/출구를 나타낸 것으로 도시된 순서대로 위에서 아래로 애노드 입구 중앙(4), 캐소드 입구 중앙(5), 애노드 출구 중앙(6) 및 캐소드 출구 중앙(7)을 보여주고 있다. 또한, 도 3 및 도 4를 통하여 각 독립형 모듈(2)로 분배 되는 애노드 입구 분배(8), 캐소드 입구 분배(9), 애노드 출구 분배(10), 캐소드 출구 분배(11)의 파이프라인을 도시하고 있다. 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체(1)에서 고온의 연료가 흐르는 파이프 라인의 단열을 위한 조립체(1)의 외부 케이스는 도시하지 않았다. 또한, 조립체(1)로부터 각 독립형 모듈(2)에 연결되는 연료 가스 파이프 입/출구에는 연료 가스 양을 조절하는 밸브(3)가 있는데 이는 도 2에 분배 파이프 중 한 쪽에만 도시를 하고 나머지 부분은 도시 하지 않았다.As shown in Figs. 2 to 4, the
도 5는 도 1의 독립형 모듈의 사시도이다.5 is a perspective view of the standalone module of FIG. 1.
도 5에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 독립형 모듈(2)의 형태를 사각 박스형의 모듈 케이스(16)와 함께 도시하였다. 또한, 조립체로부터 연결되는 각각의 연료가스 입/출구 파이프라인을 애노드 입구 모듈(12), 캐소드 입구 모듈(13), 애노드 출구 모듈(14), 캐소드 출구 모듈(15)로 나타내었다.As shown in Figure 5, the form of the stand-
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 독립적인 스택을 포함한 독립형 모듈은 개별적으로 조립체에 부착된다. 이 때 각 연료가스 파이프 라인인 애노드 입구(8, 12), 캐소드 입구(9, 13), 애노드 출구(10, 14), 캐소드 출구(11, 15)을 연결하게 된다. 본 발명에 따른 각 독립형 모듈(2)은 독립적으로 작동을 하기 때문에 운전 중 일부 독립형 모듈(2)의 수정이나 교체가 가능하다. 또한, 각 독립형 모듈(2)에 연료가스가 분배 파이프 입구에 밸브가 있어서 이를 이용하여 각 모듈로 투입되는 연료의 양을 개별적으로 조절할 수 있다.As can be seen from FIG. 5, standalone modules including independent stacks are individually attached to the assembly. At this time, the
이러한 형태의 배치는 독립형 모듈을 양 옆으로 늘이고, 분배 파이프 라인을 확장하여 멀티모듈 연료전지 시스템의 전력 출력 용량을 확장하는 것이 가능하도록 한다.This type of deployment makes it possible to extend standalone modules to the sides and expand the distribution pipeline to extend the power output capacity of a multi-module fuel cell system.
도 6은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이고, 도 7은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 또 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이다.6 is a schematic perspective view of another type of module combination according to one embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic perspective view of another type of module combination according to one embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6은 조립체를 사이에 두고 양 옆으로 독립형 모듈을 배치하는 하나의 구체예이고, 도 7은 독립형 모듈을 2×2로 배열하여 조립체와 연결하는 또 다른 하나의 구체예이다. 각 구체예에서 조립체의 외부 케이스는 임의로 사각 박스형태로 도시하였다.As shown in Figures 6 and 7, Figure 6 is an embodiment of placing stand-alone modules on either side with the assembly in between, and Figure 7 is another arrangement for connecting the assembly by arranging the stand-alone modules in 2x2. Another embodiment is. In each embodiment the outer case of the assembly is optionally shown in the form of a rectangular box.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈 없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식하여야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments and is not limited thereto, and a person of ordinary skill in the art should recognize that various changes and modifications can be made to the present invention without departing from the appended claims.
도 1은 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 및 조립된 독립형 모듈의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a standalone multi-module fuel cell assembly and an assembled stand-alone module according to the present invention.
도 2는 도 1의 조립체의 사시도이다.2 is a perspective view of the assembly of FIG. 1.
도 3은 도 2의 조립체의 평면도이다.3 is a plan view of the assembly of FIG. 2.
도 4는 도 2의 조립체의 정면도이다.4 is a front view of the assembly of FIG. 2.
도 5는 도 1의 독립형 모듈의 사시도이다.5 is a perspective view of the standalone module of FIG. 1.
도 6은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이다.6 is a schematic perspective view of another type of module combination according to one embodiment of the invention.
도 7은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 또 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이다.7 is a schematic perspective view of another form of module combination according to one embodiment of the invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 > Description of the Related Art
1 : 조립체 2 : 독립형 모듈1
3 : 밸브 4 : 애노드 입구3: valve 4: anode inlet
5 : 캐소드 입구 6 : 애노드 출구5: cathode inlet 6: anode outlet
7 : 캐소드 출구 8 : 애노드 입구 분배7: cathode exit 8: anode inlet distribution
9 : 캐소드 입구 분배 10 : 애노드 출구 분배9
11 : 캐소드 출구 분배 12 : 애노드 입구 모듈11: cathode outlet distribution 12: anode inlet module
13 : 캐소드 입구 모듈 14 : 애노드 출구 모듈13: cathode inlet module 14: anode outlet module
15 : 캐소드 출구 모듈 16 : 모듈 케이스15: cathode outlet module 16: module case
17 : 멀티모듈 조립체의 구체예 1 18 : 멀티모듈 조립체의 구체예 217: Specific Example 1 of the Multi-Module Assembly 18: Specific Example 2 of the Multi-Module Assembly
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