KR20150033841A - 연료전지 스택의 성능 회복 방법 - Google Patents

연료전지 스택의 성능 회복 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150033841A
KR20150033841A KR20130113593A KR20130113593A KR20150033841A KR 20150033841 A KR20150033841 A KR 20150033841A KR 20130113593 A KR20130113593 A KR 20130113593A KR 20130113593 A KR20130113593 A KR 20130113593A KR 20150033841 A KR20150033841 A KR 20150033841A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
stack
hydrogen
line
fuel cell
Prior art date
Application number
KR20130113593A
Other languages
English (en)
Inventor
오동조
양승기
김영민
전의식
이종현
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR20130113593A priority Critical patent/KR20150033841A/ko
Priority to US14/140,931 priority patent/US20150086889A1/en
Priority to DE102013227218.9A priority patent/DE102013227218A1/de
Publication of KR20150033841A publication Critical patent/KR20150033841A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04231—Purging of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04768—Pressure; Flow of the coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지 스택의 연료로 사용되는 수소 오염시 연료극에 수소 대신 공기를 공급하여 불순물을 제거하고 스택 성능을 회복시킬 수 있는 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명은, 연료전지 스택의 운전 정지상태에서 상기 스택의 연료극으로 공기를 공급하여 스택 전압을 목표전압까지 낮추는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 제공한다.

Description

연료전지 스택의 성능 회복 방법 {Method for performance recovery of fuel cell}
본 발명은 연료전지 스택의 성능 회복 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지 스택의 연료로 사용되는 수소 오염시 차량에서 스택의 탈거 없이 스택 성능을 회복하기 위한 연료전지 스택의 성능 회복 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지 스택은 연료로 사용하는 수소에 불순물이 포함되면 급격하게 성능이 저하되기 때문에 수소 내에 불순물을 철저히 관리해야 하며, 수소 불순물에 의해 스택 성능이 저하될 경우 스택 성능을 회복시켜야 한다.
종래에는 수소 불순물에 의한 연료전지 스택의 성능 저하시, 고온의 수소를 공기극으로 공급하기 위해 먼저 스택을 차량에서 탈거한 뒤, 공기극으로 공기를 공급하는 공기블로워를 정지시키고 연료극에서 스택 외부로 퍼지되는(혹은 배출되는) 수소를 공기극으로 공급하며 스택 전압을 COD(Cathode Oxygen Depletion)를 이용(혹은 구동)하여 목표전압까지 낮추는 과정으로 이루어진 성능 회복 운전을 수행하게 되는데, 이때 발생하는 비용 및 시간이 크기 때문에 고객이 느끼는 불편이 크고 차량 상품성을 저하시키게 된다.
따라서 수소 불순물에 의한 스택 성능 저하시 고객의 불편함 없이 저비용으로 스택 성능을 회복시킬 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 연료전지 스택의 연료로 사용되는 수소 오염시 연료극에 수소 대신 공기를 공급하여 불순물을 제거하고 스택 성능을 회복시킬 수 있는 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연료전지 스택의 운전 정지상태에서 상기 스택의 연료극으로 공기를 공급하여 스택 전압을 낮추는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 연료전지 스택에서 배출되는 공기 또는 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 상기 연료극에 연결된 수소퍼지라인으로 공급되게 한다.
또한 본 발명의 실시예에서는, 상기 연료전지 스택의 공기배출라인 또는 공기공급라인에 공급되는 공기를 연료극에 연결된 수소퍼지라인으로 공급되게 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 스택의 공기배출라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 상기 공기배출라인의 공기를 연료극으로 유입되게 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 스택의 공기공급라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 상기 공기공급라인의 공기를 연료극으로 유입되게 한다.
바람직하게는, 상기 연료극에 공기를 공급하기 전에 스택 내에 냉각수를 공급하여 스택을 냉각함으로써 스택 열화를 방지한다.
또한 본 발명의 실시예에서는, 상기 공기배출라인의 압력을 상승시킬 수 있는 공기공급장치를 가동시킴으로써 연료극으로의 공기 공급성을 증대시킨다.
또한 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 스택의 전압이 목표전압에 도달하면, 스택의 공기배출라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 차단하여 더 이상 연료극으로 공기가 유입되지 않게 하며, 아울러 공기공급장치 역시 가동을 정지시킨다.
또한 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 스택의 전압이 목표전압에 도달하면, 스택의 공기공급라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 차단하여 더 이상 연료극으로 공기가 유입되지 않게 하며, 공기공급장치 역시 가동을 정지시킨다.
또한 본 발명의 실시예에서는, 상기 스택의 온도가 외기온도까지 하강하면 냉각수 공급을 중단한다.
또한 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 공기배출라인의 에어컷오프 밸브를 닫아 공기배출라인의 압력 상승을 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 공기공급라인의 에어컷오프 밸브를 닫아 공기공급라인의 압력 상승을 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명은, 연료전지 스택의 운전 정지상태에서, 상기 스택의 공기배출라인과 수소퍼지라인 사이를 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 스택의 공기극에서 배출되는 공기를 연료극으로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 연료전지 스택의 운전 정지상태에서, 상기 스택의 공기공급라인과 수소퍼지라인 사이를 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 스택의 공기극으로 공급되는 공기를 연료극으로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 방법에 의하면, 종래기술과 달리, 연료극에 수소 대신 공기를 공급함으로써 차량에서 연료전지 스택의 탈거 없이 스택 성능을 회복시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명은 연료전지 시스템의 구성 변경 없이 기존의 연료전지 시스템을 이용하여 저비용으로 스택 성능을 회복시킬 수 있으며, 따라서 연료전지 차량의 상품성과 고객 만족도를 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 설명하기 위한 도면
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 과정을 수행하기 위한 연료전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 과정을 수행하기 위한 연료전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 검증하기 위한 시험 결과를 나타낸 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 연료전지 스택에서 연료로 사용하는 수소의 오염시 수소 내에 불순물을 제거하여 스택 성능을 회복하기 위한 방법에 관한 것으로, 연료전지의 성능 저하로 인한 정지시 공기극(Cathode)에서 연료극(Anode)으로 공기를 공급하여 스택 전압을 목표 전압까지 낮춘 뒤 재시동하게 된다.
즉, 본 발명에서는 연료전지 시스템의 구성 변경 없이 기존의 연료전지 시스템을 이용하여 연료극에 수소 대신 공기를 공급함으로써 스택 성능을 회복시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는, 수소를 공기극으로 공급하는 종래기술과 달리, 연료전지 스택의 운전 정지 상태에서 공기를 연료극에 공급하여 스택 성능을 회복시키게 되므로 스택을 차량에서 탈거하지 않고 회복 운전을 수행할 수 있게 된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 방법은, 연료전지 스택을 냉각하는 과정(S100), 공기수소연결라인을 개방하는 과정(S110), 공기공급장치를 가동하는 과정(S120), 연료전지 스택의 전압을 모니터링하는 과정(S130), 연료전지 스택의 전압에 따라 공기공급장치를 정지시키는 과정(S140), 및 연료전지 스택을 재시동하는 과정(S150)을 포함한다.
도 2a에는 상기와 같은 연료전지 스택의 성능 회복 운전을 수행하기 위한 연료전지 시스템의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다.
수소 오염으로 인한 스택 성능 저하시, 먼저 연료전지 스택의 운전을 정지한 다음, 상기 스택으로 냉각수를 공급하여 스택 온도를 외기 온도까지 낮춘다.
연료극으로 공기를 주입하는 경우 연료극 내에 계면 형성에 의한 열화가 발생할 수 있으므로, 공기 공급 전에 냉각수를 이용하여 스택을 냉각함으로써 연료극 내에 계면 형성에 의한 열화를 최소화하여 공기에 의한 부작용을 제거한다.
이때 냉각수는 워터펌프와 라디에이터를 가동하여 강제 냉각하게 되며, 라디에이터에 의해 냉각된 냉각수를 워터펌프(20)를 통해 스택(10)으로 공급하여 스택 온도(예를 들면, 스택의 냉각수입구 온도)를 외기 온도까지 낮추게 된다.
이후 스택(10)의 수소배출구(11)에 연결된 수소퍼지밸브(13)를 오픈하여 공기수소연결라인(16a)을 개방한다.
도 2a에 보이듯이, 상기 공기수소연결라인(16a)은 스택(10)의 공기배출구(14)와 상기 수소퍼지밸브(13) 사이에 공기의 공급 및 이동을 가능하게 형성한 유로를 갖는 라인으로, 다시 말해 공기수소연결라인(16a)은 수소퍼지라인(12)과 공기배출라인(15) 사이에 공기의 이동을 가능하게 형성한 것으로, 수소퍼지밸브(13)가 오픈됨에 따라 상기 공기배출구(14)(혹은 공기극)에서 배출되는 공기(또는 공기배출라인(15)의 공기)가 수소퍼지라인(12)으로 공급 가능하게 된다.
상기 수소퍼지밸브(13)의 오픈시 수소퍼지라인(12)으로 공급되는 공기를 효율적으로 공급하기 위해, 공기공급장치(30)를 작동시킨다.
상기 공기공급장치(30)는 공기배출라인(15)에 연결된 가습기(40)로 외기를 공급하기 위한 것으로, 이 공기공급장치(30)를 작동시킴으로써 공기배출라인(15)의 압력을 상승시켜 공기배출라인(15)에서 수소퍼지라인(12)으로 공급되는 공기의 유동속도를 높여줄 수 있게 된다.
이때 상기 공기공급장치(30)로는 공기블로워, 컴프레셔 등을 이용할 수 있다.
이렇게 수소퍼지밸브(13)를 통해 수소퍼지라인(12)으로 공급된 공기는 수소배출구(11)를 통해 연료극으로 유입되거나 또는 연료공급라인(18)을 거쳐 수소유입구(17)를 통해 연료극으로 유입될 수 있다.
여기서 상기 공기배출라인(15)은 스택(10)의 공기배출구(14)와 가습기(40) 사이를 연결하는 유로를 갖는 것이고, 상기 수소퍼지라인(12)은 수소배출구(11)에 연결된 스택 외부의 유로를 갖는 것이고, 상기 연료공급라인(18)은 스택(10)의 수소유입구(17)와 수소공급장치 사이를 연결하는 유로를 갖는 것이다.
또한 도 2b에는 연료전지 스택의 성능 회복 운전을 수행하기 위한 연료전지 시스템의 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 공기수소연결라인(16b)은 스택(10)의 공기유입구(42)와 수소퍼지밸브(13) 사이에 공기의 공급 및 이동을 가능하게 형성한 유로를 갖는 라인으로 구성될 수 있다.
상기 공기수소연결라인(16b)은 수소퍼지라인(12)과 공기공급라인(41) 사이에 공기의 이동을 가능하게 형성된 라인으로, 수소퍼지밸브(13)가 오픈됨에 따라 상기 공기유입구(42)로 공급되는 공기(또는 공기공급라인(41)의 공기)가 수소퍼지라인(12)으로 공급 가능하게 된다.
상기한 공기공급장치(30)를 작동시킴으로써 공기수소연결라인(16b)을 통해 수소퍼지라인(12)으로 공기 공급이 가능하게 된다.
여기서 상기 공기공급라인(41)은 스택(10)의 공기유입구(42)와 가습기(40) 사이를 연결하는 유로를 갖는 것이다.
이와 같이 스택(10)의 연료극으로 공기를 주입하는 과정 중에, 상기 스택(10)의 전압을 모니터링하여 스택 전압이 목표전압 이하로 감소하게 되면 공기공급장치(30)를 정지시키고 수소퍼지밸브(13)를 닫아 공기수소연결라인(16a 또는 16b)을 차단한 뒤 스택(10)을 재시동한다.
다시 말해, 연료극으로 공기를 공급하는 시간(또는 공기공급장치(30)를 가동하는 시간)은 스택 전압을 모니터링하여 결정하게 되며, 스택 전압이 목표전압에 도달할 때까지 공기공급장치(30)를 가동하여 연료극으로 공기를 공급한다.
스택 전압이 목표전압에 도달하면 스택(10)을 재시동하여 성능 회복 운전을 완료한다.
여기서 본 발명을 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 스택의 수소 가스 내 불순물이 감지되거나 확인되면 차량의 클러스터를 통해 운전자에게 스택의 성능 회복 운전이 필요함을 알린다.
이때 수소 가스 내 불순물을 확인하기 위해서는, 예를 들면 불순물감지센서를 이용하여 수소 내 불순물을 감지하거나, 또는 전압측정센서를 이용하여 스택 내 수소 충전 후 스택의 급격한 성능 저하를 감지할 수 있다.
운전자가 클러스터의 알림에 따라 차량을 주차시킨 뒤, 스택 성능 회복을 위한 제어를 수행한다.
스택 열화를 방지하기 위해 먼저, 개방회로전압(OCV) 상태에서 스택을 강제로 냉각시킨다. 이때 공기블로워를 가동시킨 상태에서, 스택 내로 냉각수를 주입할 수 있다.
다음, 수소퍼지밸브(13)를 오픈하여 공기배출라인(15)과 수소퍼지라인(12) 사이에 공기수소연결라인(16a)을 개방한다.
또는 수소퍼지밸브(13)를 오픈하여 공기공급라인(41)과 수소퍼지라인(12) 사이에 공기수소연결라인(16b)을 개방한다.
이후 스택(10)의 냉각수입구(19)의 온도를 측정하여 냉각수입구(19)가 외기온도로 떨어지게 되면 워터펌프(20)와 라디에이터의 가동을 정지하고, 냉각수입구(19)의 온도가 외기온도보다 높으면 외기온도 수준이 될 때까지 공기블로워를 작동시키면서 공기를 연료극으로 공급되게 한다.
상기 워터펌프(20)와 라디에이터의 가동을 정지시킨 뒤에는, 공기배출구(14)(또는 공기유입구(41)) 측에 연결된 에어컷오프(air cut off) 밸브를 닫아준다.
상기 에어컷오프 밸브를 닫으면 공기배출라인(15) 및 공기수소연결라인(16a)(또는 공기공급라인(41) 및 공기수소연결라인(16b))의 압력 상승이 용이하게 되어 수소퍼지라인(12)으로의 공기 공급이 원활하게 이루어진다.
스택의 연료극으로 공기를 공급하면서 스택 전압을 모니터링하여 스택 셀의 평균 전압을 검출한다.
스택 셀의 평균 전압이 하강하여 0.2V에 도달하게 되면 공기블로워를 정지하고 공기수소연결라인(16aa 또는 16b)을 차단하여 연료극으로의 공기 공급을 중단한다.
만약 공기블로워(30)의 가동 후 일정 시간이 경과한 뒤에도 스택 셀의 평균 전압이 목표전압에 도달하지 않게 되면, 셀 전압과 상관없이 공기블로워(30)를 강제로 정지시킨 뒤 스택(10)을 재시동한다.
한편, 본 발명에 따른 연료전지 스택의 성능 회복 방법을 검증하기 위하여, 연료전지 시스템상에서 연료극의 수소 오염 직전과 직후 및 연료극에 공기를 주입한 후의 셀 평균 전압을 비교한 결과, 도 4에 보이듯이, 수소 오염 직전 대비 수소 오염 직후에는 수소 불순물에 의해 스택 성능(전압)이 크게 저하되었으나, 연료극에 공기를 주입하여 성능 회복 운전을 수행한 후에는 스택 성능이 수소 오염 직전과 동일한 수준으로 회복됨을 확인하였다.
즉, 연료전지 시스템상에서 본 발명의 적용성을 시험한 결과 수소 불순물에 의한 성능 저하 현상이 모두 회복가능함을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 연료전지 스택
11 : 수소배출구
12 : 수소퍼지라인
13 : 수소퍼지밸브
14 : 공기배출구
15 : 공기배출라인
16a,16b : 공기수소연결라인
17 : 수소유입구
18 : 연료공급라인
19 : 냉각수입구
20 : 워터펌프
30 : 공기공급장치
40 : 가습기
41 : 공기공급라인
42 : 공기유입구

Claims (15)

  1. 연료전지 스택의 운전 정지상태에서 상기 스택의 연료극으로 공기를 공급하여 스택 전압을 낮추는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지 스택에서 배출되는 공기 또는 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 상기 연료극에 연결된 수소퍼지라인으로 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 공기배출라인 또는 공기공급라인에 공급되는 공기를 연료극에 연결된 수소퍼지라인으로 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 스택의 공기배출라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 상기 공기배출라인의 공기를 연료극으로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 스택의 공기공급라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 상기 공기공급라인의 공기를 연료극으로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료극에 공기를 공급하기 전에 스택 내에 냉각수를 공급하여 스택을 냉각하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  7. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 공기배출라인의 압력을 상승시킬 수 있는 공기공급장치를 가동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  8. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택의 전압이 목표전압에 도달하면, 스택의 공기배출라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 차단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  9. 청구항 2, 3, 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택의 전압이 목표전압에 도달하면, 스택의 공기공급라인과 수소퍼지라인을 연결하는 공기수소연결라인을 차단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 스택의 전압이 목표전압에 도달하면, 공기공급장치의 가동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 스택의 온도가 외기온도까지 하강하면 냉각수 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  12. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 공기배출라인의 에어컷오프 밸브를 닫아 공기배출라인의 압력 상승을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  13. 청구항 3 또는 5에 있어서,
    상기 공기공급라인의 에어컷오프 밸브를 닫아 공기공급라인의 압력 상승을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  14. 연료전지 스택의 운전 정지상태에서, 상기 스택의 공기배출라인과 수소퍼지라인 사이를 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 스택의 공기극에서 배출되는 공기를 연료극으로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
  15. 연료전지 스택의 운전 정지상태에서, 상기 스택의 공기공급라인과 수소퍼지라인 사이를 연결하는 공기수소연결라인을 개방하여 스택의 공기극으로 공급되는 공기를 연료극으로 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 성능 회복 방법.
KR20130113593A 2013-09-25 2013-09-25 연료전지 스택의 성능 회복 방법 KR20150033841A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130113593A KR20150033841A (ko) 2013-09-25 2013-09-25 연료전지 스택의 성능 회복 방법
US14/140,931 US20150086889A1 (en) 2013-09-25 2013-12-26 Method for recovering performance of fuel-cell stack
DE102013227218.9A DE102013227218A1 (de) 2013-09-25 2013-12-30 VERFAHREN ZUM WIEDERHERSTELLEN DER LEISTUNG ElNES BRENNSTOFFZELLENSTAPELS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130113593A KR20150033841A (ko) 2013-09-25 2013-09-25 연료전지 스택의 성능 회복 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150033841A true KR20150033841A (ko) 2015-04-02

Family

ID=52623661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130113593A KR20150033841A (ko) 2013-09-25 2013-09-25 연료전지 스택의 성능 회복 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150086889A1 (ko)
KR (1) KR20150033841A (ko)
DE (1) DE102013227218A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210071465A (ko) 2019-12-06 2021-06-16 현대자동차주식회사 내구성을 향상시키는 연료전지 시스템 및 이의 운전방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016009545A1 (de) 2016-08-05 2018-02-08 Daimler Ag Verfahren zur Wiederherstellung der Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzelle
DE102018209765A1 (de) * 2018-06-18 2019-12-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Abstellen eines Brennstoffzellensystems
CN111584901B (zh) * 2020-05-12 2021-10-26 浙江高成绿能科技有限公司 一种燃料电池性能快速恢复方法
DE102021115086B3 (de) 2021-06-11 2022-08-04 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zur Regeneration einer Brennstoffzellenvorrichtung
DE102021214058A1 (de) 2021-12-09 2023-06-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Konditionieren einer Brennstoffzelle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5075640B2 (ja) * 2005-07-14 2012-11-21 日産自動車株式会社 燃料電池パワープラントとその制御
JP5151035B2 (ja) * 2006-02-03 2013-02-27 日産自動車株式会社 燃料電池システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210071465A (ko) 2019-12-06 2021-06-16 현대자동차주식회사 내구성을 향상시키는 연료전지 시스템 및 이의 운전방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20150086889A1 (en) 2015-03-26
DE102013227218A1 (de) 2015-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150033841A (ko) 연료전지 스택의 성능 회복 방법
KR101755805B1 (ko) 수소연료전지 차량의 수소탱크 내 리크 감지 장치 및 방법
US10014538B2 (en) Fuel cell system and a method of detecting a hydrogen gas leak
JP4028544B2 (ja) 燃料電池システム及び該システムにおける燃料ガス経路の故障検知方法
KR101610534B1 (ko) 연료전지 시스템의 전류센서 고장 진단 방법
KR101852676B1 (ko) 차량
JP5746198B2 (ja) 燃料電池の封止状態を検出する方法
CA2911061C (en) Fuel cell system and air system abnormality determination method
JPH06223859A (ja) 燃料電池自動車
US20080206607A1 (en) Method to reduce pressure when injectors are stuck open under faulted conditions and remedial action to prevent walk-home incident
JP2009117189A (ja) 燃料電池システムの制御方法
JP7119716B2 (ja) 燃料電池システム
JP4609630B2 (ja) 燃料電池のバルブ異常判定制御装置
JP2021022458A (ja) 燃料電池システムにおけるカソード不純物除去方法
US20180339603A1 (en) Method for controlling fuel cell system
JP2009123600A (ja) 燃料電池システム、燃料電池システムの異常検出方法、及び車両
JP2006079981A (ja) 異常検出処理をする燃料電池システム
EP2202834B1 (en) Fuell cell system and method of starting fuel cell system
KR100848782B1 (ko) 포토레지스트 교체시 질소가스 제어 시스템
KR100431332B1 (ko) 반도체 설비의 냉각 가스 공급 장치
KR101134386B1 (ko) 연료전지 자동차를 위한 오염 수소 충전 방지 시스템
CN104810714A (zh) 气体激光***
KR20070000063A (ko) 반도체 기판 가공 장치의 진공 시스템 및 이의 모니터링방법
JP5185740B2 (ja) 燃料電池システム
JP2010257859A (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application