KR20190066857A - Apparatus for generating photovoltaic-hydrogen based small power and method for generating thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가정용으로 활용 가능하게 구현된 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 태양광 모듈에서 발생되는 전력으로 구동되는 등 친환경적 요소로 구성되는 동시에, 소형으로 구현 가능하여 전력 수급이 원활하지 못한 도서지역의 가정에 보다 효과적으로 전력을 공급하는 일 방안으로 채택될 수 있는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic-hydrogen-based small-sized power generation apparatus that can be utilized for domestic use, and more specifically, it is configured as an environmentally friendly element, such as being driven by power generated from a solar module, Hydrogen-based miniature power generation device that can be adopted as a way to more effectively supply power to households in a book area where electricity supply and demand is not smooth.
고도로 산업화된 현대 사회에서 전력은 일상생활을 영위하는 데에 없어서는 안 될 필수불가결한 존재이다. 전력의 안정적인 공급은 기업의 생산활동과 국민생활의 편의를 보장하기 위한 중요한 이슈이다.In today 's highly industrialized society, power is indispensable to the daily life. Stable supply of electric power is an important issue to ensure the convenience of production activities and people's lives.
도 1은 종래 이용되던 가정에 전력을 연료 전지를 통하여 공급하는 시스템에 대한 개념도이다. 종래의 연료 전지 기반 전력 공급 시스템은 기본적으로 도시가스 그리드에 의존하는 구조로 이루어져 있다. 즉, 개질기는 도시가스에서 공급된 연료를 기반으로 하여 수소를 생성하며, 이렇게 생성된 수소는 연료전지에 공급되어 전력을 발생시키는 데에 이용된다. 연료전지에서 발생된 전력은 몇 가지 첨가적인 공정을 거치면서 전력 그리드를 통하여 수요자에게 제공된다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a system for supplying electric power through a fuel cell to a conventional home. The conventional fuel cell-based power supply system basically consists of a structure which depends on the city gas grid. That is, the reformer generates hydrogen based on the fuel supplied from the city gas, and the generated hydrogen is supplied to the fuel cell to generate electric power. The power generated by the fuel cell is provided to the consumer through the power grid through several additional processes.
근래 이러한 연료 전지 기반의 전력시설을 확충하려는 노력이 계속되고 있으나, 특히 도시가스 시설이 배설되기 곤란한 도서지역에서는 위와 같은 전력 공급 시스템이 직접 활용되기 어렵다. 전력의 수요가 크지 않은 도서지역에 도시가스 시설을 지원하는 것은 현실적으로 경제성이 떨어질 수밖에 없으나, 경제적 이익만을 도모하는 것은 지역의 균형적인 발전과 형평성 문제와 충돌하게 된다. Recently, efforts to expand such a fuel cell-based electric power facility have been continued, but it is difficult to directly use the electric power supply system in a book area where city gas facilities are difficult to be excreted. Supporting city gas facilities in the islands with insufficient demand for electric power is inevitably inferior in economic efficiency, but achieving economic benefits only conflicts with the balanced development and equity of the region.
나아가, 위와 같은 연료 전지 기반의 전력 공급 시스템은 수소를 얻기 위한 천연가스 개질 반응 과정에서 이산화탄소나 온실가스의 배출이 수반되기 때문에 사회적·환경적 문제를 일으키기도 한다. 특히 도서지역은 현재 거의 대부분이 디젤 발전기를 통하여 전력을 공급받고 있기 때문에 운용비용이나 환경적인 부분에서도 개선의 필요성이 높다. 파리협정 이후로 국제사회로부터 친환경제품이 강제되고 있는 현 상황에서 재생에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 설비를 구축하는 것 또한 시급한 과제이다.Furthermore, the fuel cell-based power supply system described above causes social and environmental problems as it accompanies the emission of carbon dioxide or greenhouse gases during the natural gas reforming reaction to obtain hydrogen. Especially in the book area, most of them are powered by diesel generators, so there is a high need for improvement in operating cost and environment. It is also urgent to establish a facility that can efficiently utilize renewable energy in the current situation where eco-friendly products are being forced by the international community since the Paris Convention.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 태양광 발전을 통해 수전된 전기 에너지를 수소 원료로 변환시켜 저장한 후 재사용하기 위한 에너지 순환형 하이브리드 전력 공급 시스템을 제안하고 있다. 특허문헌 1의 전력 공급 시스템은 수전해 장치에서 발생된 수소가스 및 산소가스를 고압으로 압축 및 저장하고, 연료 전지에서 압축· 저장된 수소가스 및 산소가스를 공급받아 전력을 생산하도록 구성되어 있다.In this connection, Patent Document 1 proposes an energy-circulating hybrid electric power supply system for converting electric energy received through solar power generation into a hydrogen raw material for storage and reuse. The power supply system of Patent Document 1 is configured to compress and store the hydrogen gas and the oxygen gas generated from the water electrolysis apparatus at a high pressure and supply the hydrogen gas and oxygen gas compressed and stored in the fuel cell to produce electric power.
그러나, 상기 특허문헌 1에서 제안된 전력 공급 시스템에 따르면, 기계적 장비를 이용하여 수소가스와 산소가스를 압축·저장하고 있기 때문에, 실제로는 대규모의 전력 설비에만 구현될 수 있을 뿐이며, 이를 도서지방의 일반 가정과 같이 소규모로 구현하기에는 경제성이 극히 떨어진다는 문제점을 안고 있다. 즉, 특허문헌 1은 도시나 대규모 단지에 대용량의 전력을 공급하는 방안으로 활용될 수는 있으나, 분산성과 독립성이 떨어지기 때문에, 도서지방의 일반 가정에 적은 용량의 전력을 공급하는 데에는 적용하기가 곤란하다.However, according to the electric power supply system proposed in Patent Document 1, since hydrogen gas and oxygen gas are compressed and stored by using mechanical equipment, it can be implemented only in a large scale electric power facility, It is very difficult to realize a small-scale implementation as in the case of ordinary households. That is, although Patent Document 1 can be utilized as a scheme for supplying a large amount of electric power to a city or a large-scale complex, since the dispersibility and the independence are poor, it can be applied to a small capacity electric power supply It is difficult.
이에 따라, 안정적으로 도서지역에 충분한 전력을 공급할 수 있는 제반 설비에 대한 요구가 점차 커져가고 있는 상황이다.Accordingly, there is a growing demand for various facilities capable of supplying sufficient power to the island region stably.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양광 모듈에서 발생되는 전력으로 구동되는 등 친환경적 요소로 구성되는 동시에, 소형으로 구현 가능하여 전력 수급이 원활하지 못한 도서지역의 가정에 보다 효과적으로 전력을 공급하는 일 방안으로 채택될 수 있는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the related art, and it is an object of the present invention to provide a solar- Hydrogen-based miniature power generation device that can be adopted as a way to more effectively supply power to the solar cell.
구체적으로, 본 발명은 태양광 모듈에서 발생되는 전력을 변환하여 전기·화학적인 방법으로 수소를 발생/압축/저장하고, 이를 또다른 전기·화학적인 방법인 연료 전지를 이용하여 전력을 발생시키도록 구성되는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.More specifically, the present invention relates to a method for generating / compressing / storing hydrogen by converting electric power generated from a solar module and generating electricity using an electric / chemical method, And it is an object of the present invention to provide a photovoltaic-hydrogen-based compact power generating device to a user.
또한, 본 발명은 태양광 모듈으로부터의 전력을 이용하여 수전해 반응을 일으키고 여기서 발생된 수소를 집약적으로 압축·저장하여 발전 과정에 적용하도록 구성됨으로써, 수소를 저장하기 위한 대규모의 공간이 요구되지 않으며 발전 과정이 단속되지 않아 수요자의 필요에 맞게 전력을 공급할 수 있는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is configured to cause a hydroelectric reaction using electric power from a solar module and to compress and store the generated hydrogen intensively so as to apply it to a power generation process, so that a large space for storing hydrogen is not required It is an object of the present invention to provide a solar-hydrogen-based compact power generation device capable of supplying electric power to meet the needs of a user without interruption of the power generation process.
또한, 본 발명은 태양광 모듈을 이용하여 연료 전지 발전 과정에 필요한 수소를 생성하며 전기·화학적 모듈만으로 공정이 구성되기 때문에, 특히 도시 가스 그리드가 제공되지 않는 도서지역의 가정에 소규모로 설치되어 전력의 공급에 유용하게 이용될 수 있는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, since the present invention generates hydrogen required for a fuel cell power generation process using a solar cell module and a process is formed by only an electrochemical module, it is installed in a small scale in a household in a book area where a city gas grid is not provided, Hydrogen-based miniature power generation device that can be usefully used for the supply of a solar-hydrogen-based power.
또한, 본 발명은 수전해 반응을 통하여 수소를 생성시키기 때문에 수소 발생 과정 중 온실가스나 이산화탄소의 배출이 없어 환경 친화적으로 구성되는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a solar-hydrogen-based compact power generation device that is environmentally friendly because it generates hydrogen through a hydro-dissolution reaction and thus does not emit greenhouse gases or carbon dioxide during the hydrogen generation process. .
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치는, 수전해 반응을 유도하기 위하여 PV 모듈로부터 전력을 공급받고, 상기 수전해 반응을 통하여 수소를 생성하는 수전해 장치; 상기 수전해 장치와 연결된 제 1 도관을 통하여 상기 수전해 장치에서 생성된 상기 수소를 공급받고, 상기 공급받은 수소를 압축 처리하는 수소 압축기; 상기 수소 압축기에서 압축 처리된 상기 수소를 저장하기 위한 저장 탱크; 및 상기 저장 탱크에 저장된 상기 수소의 적어도 일부를 전달받고, 상기 전달받은 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 연료 전지를 포함하고, 상기 수소 압축기는 전기·화학적 모듈 및 메탈하이드라이드 모듈 중 적어도 하나로 구성되며, 상기 연료 전지는 5kWh 이하의 전력 공급하도록 구성될 수 있다.In order to achieve the above-described object, a solar-hydrogen-based miniature power generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a power generation module that receives power from a PV module to induce a power- Water electrolysis equipment; A hydrogen compressor for receiving the hydrogen generated in the water electrolysis apparatus through a first conduit connected to the water electrolysis apparatus and compressing the supplied hydrogen; A storage tank for storing the hydrogen compressed and processed in the hydrogen compressor; And a fuel cell that receives at least a portion of the hydrogen stored in the storage tank and generates a predetermined electric power using the transferred hydrogen, wherein the hydrogen compressor includes at least one of an electrochemical module and a metal hydride module And the fuel cell may be configured to supply power of 5 kWh or less.
또한, 상기 수소 압축기에서 압축 처리된 상기 수소의 적어도 일부는 상기 저장 탱크로 공급되어 상기 저장 탱크의 내부에 임시로 저장될 수 있다.In addition, at least a portion of the hydrogen compressed and processed by the hydrogen compressor may be supplied to the storage tank and temporarily stored in the storage tank.
또한, 상기 저장 탱크의 내부에 저장된 수소의 적어도 일부는 상기 연료 전지로 공급되고, 상기 연료 전지로 공급된 상기 수소는 상기 소정의 전력을 발생시키는 데 이용될 수 있다.Also, at least a part of the hydrogen stored inside the storage tank is supplied to the fuel cell, and the hydrogen supplied to the fuel cell can be used to generate the predetermined electric power.
또한, 상기 수전해 장치와 상기 연료 전지를 연결하는 순환관을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a circulation pipe for connecting the water electrolysis device and the fuel cell.
또한, 상기 소정의 전력이 발생되는 과정에서 상기 연료 전지에서 물이 생성되고, 상기 연료 전지에서 생성된 상기 물은 상기 순환관을 통하여 상기 수전해 장치로 공급될 수 있다.In addition, in the process of generating the predetermined electric power, water is generated in the fuel cell, and the water generated in the fuel cell may be supplied to the electrolytic solution through the circulation pipe.
또한, 상기 연료 전지로부터 상기 수전해 장치로 공급된 상기 물은 상기 수전해 반응에 사용될 수 있다.Further, the water supplied from the fuel cell to the water electrolytic dissolution apparatus can be used for the electrolytic dissolution reaction.
또한, 상기 연료 전지와 연결되어 상기 연료 전지에서 발생된 상기 소정의 전력을 외부로 공급하는 제 1 공급관을 더 포함할 수 있다.The fuel cell system may further include a first supply pipe connected to the fuel cell to supply the predetermined power generated in the fuel cell to the outside.
또한, 상기 PV 모듈과 연결되어 상기 PV 모듈에서 발생된 전력의 적어도 일부를 상기 외부로 공급하는 제 2 공급관; 및 전력을 변환하기 위하여 상기 제 2 공급관에 설치되는 DC/AC 인버터를 더 포함할 수 있다.A second supply pipe connected to the PV module and supplying at least a part of electric power generated in the PV module to the outside; And a DC / AC inverter installed in the second supply pipe to convert electric power.
또한, 상기 PV 모듈로부터 상기 수전해 장치로 공급되는 전력을 변환하기 위한 제 1 DC/DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a first DC / DC converter for converting electric power supplied from the PV module to the water electrolysis apparatus.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 방법은, 수전해 반응을 유도하기 위하여 수전해 장치가 PV 모듈로부터 전력을 공급받는 제 1 단계; 상기 수전해 반응을 통하여 상기 수전해 장치에서 수소가 생성되는 제 2 단계; 상기 수전해 장치와 연결된 제 1 도관을 통하여 수소 압축기가 상기 수전해 장치에서 생성된 상기 수소를 공급받는 제 3 단계; 상기 수소 압축기가 상기 공급받은 수소를 압축 처리하는 제 4 단계; 상기 수소 압축기에서 압축 처리된 상기 수소가 저장 탱크에 저장되는 제 5 단계; 연료 전지가 상기 저장 탱크에 저장된 상기 수소의 적어도 일부를 전달받는 제 6 단계; 및 상기 연료 전지가 상기 전달받은 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 제 7 단계를 포함하고, 상기 수소 압축기는 전기·화학적 모듈 및 메탈하이드라이드 모듈 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.The solar-hydrogen-based miniature power generation method according to an embodiment of the present invention for realizing the above-mentioned problems includes a first step of supplying power from a PV module to a water electrolysis device to induce a water electrolysis reaction; A second step of generating hydrogen in the electrolytic solution through the electrolytic solution; A third step of the hydrogen compressor being supplied with the hydrogen generated in the electrolytic solution through the first conduit connected to the electrolytic water electrolysis device; A fourth step in which the hydrogen compressor compresses the supplied hydrogen; A fifth step in which the hydrogen compressed and processed by the hydrogen compressor is stored in a storage tank; A sixth step of the fuel cell receiving at least a part of the hydrogen stored in the storage tank; And a seventh step in which the fuel cell generates a predetermined electric power using the transferred hydrogen, and the hydrogen compressor may include at least one of an electrochemical module and a metal hydride module.
본 발명은 태양광 모듈에서 발생되는 전력으로 구동되는 등 친환경적 요소로 구성되는 동시에, 소형으로 구현 가능하여 전력 수급이 원활하지 못한 도서지역의 가정에 보다 효과적으로 전력을 공급하는 일 방안으로 채택될 수 있는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can be embodied as a method for more effectively supplying electric power to households in a book area where electricity supply and demand can not be smoothly realized because it is constituted by environmentally friendly elements such as being driven by electric power generated from a solar module, It is possible to provide a user with a solar-hydrogen-based small power generating device.
구체적으로, 본 발명은 태양광 모듈에서 발생되는 전력을 변환하여 전기·화학적인 방법으로 수소를 발생/압축/저장하고, 이를 또다른 전기·화학적인 방법인 연료 전지를 이용하여 전력을 발생시키도록 구성되는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.More specifically, the present invention relates to a method for generating / compressing / storing hydrogen by converting electric power generated from a solar module and generating electricity using an electric / chemical method, It is possible to provide a user with a solar-hydrogen-based compact power generating device that is configured.
또한, 본 발명은 태양광 모듈으로부터의 전력을 이용하여 수전해 반응을 일으키고 여기서 발생된 수소를 집약적으로 압축·저장하여 발전 과정에 적용하도록 구성됨으로써, 수소를 저장하기 위한 대규모의 공간이 요구되지 않으며 발전 과정이 단속되지 않아 수요자의 필요에 맞게 전력을 공급할 수 있는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention is configured to cause a hydroelectric reaction using electric power from a solar module and to compress and store the generated hydrogen intensively so as to apply it to a power generation process, so that a large space for storing hydrogen is not required It is possible to provide the user with a solar-hydrogen-based compact power generation device that can be supplied with electric power according to the needs of the user without being restricted in the power generation process.
또한, 본 발명은 태양광 모듈을 이용하여 연료 전지 발전 과정에 필요한 수소를 생성하며 전기·화학적 모듈만으로 공정이 구성되기 때문에, 특히 도시 가스 그리드가 제공되지 않는 도서지역의 가정에 소규모로 설치되어 전력의 공급에 유용하게 이용될 수 있는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, since the present invention generates hydrogen required for a fuel cell power generation process using a solar cell module and a process is formed by only an electrochemical module, it is installed in a small scale in a household in a book area where a city gas grid is not provided, Hydrogen-based miniature power generation device that can be usefully used for the supply of a solar-hydrogen-based power.
또한, 본 발명은 수전해 반응을 통하여 수소를 생성시키기 때문에 수소 발생 과정 중 온실가스나 이산화탄소의 배출이 없어 환경 친화적으로 구성되는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a user with a solar-hydrogen-based compact power generation device that is environmentally friendly because it generates hydrogen through a hydro-dissolution reaction and thus does not emit greenhouse gases or carbon dioxide during hydrogen generation.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 이용되던 가정에 전력을 연료 전지를 통하여 공급하는 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치의 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 이용하여 전력을 공급하는 시스템에 대한 개념도이다.
도 4는 전기·화학적 모듈로 구성된 수소 압축기의 동작 원리를 모식적으로 나타낸다.
도 5는 메탈하이드라이드 모듈로 구성된 수소 압축기의 동작 원리를 모식적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 방법의 일예를 나타내는 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a system for supplying electric power through a fuel cell to a conventional home.
FIG. 2 shows a configuration diagram of a solar-hydrogen-based small power generating apparatus according to the present invention.
3 is a conceptual diagram of a system for supplying electric power using the solar-hydrogen-based compact electric power generating apparatus of the present invention.
Fig. 4 schematically shows an operation principle of a hydrogen compressor composed of an electrochemical module.
5 schematically shows an operation principle of a hydrogen compressor composed of a metal hydride module.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a solar-hydrogen-based compact power generation method according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is directly connected to the other part, do. Also, to include an element does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may also include other elements.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명이 제안하고자 하는 위상 발생기의 구성과 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치의 구성도를 나타내고, 도 3은 본 발명의 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치를 이용하여 전력을 공급하는 시스템에 대한 개념도이다.Hereinafter, the configuration and operation of the phase generator to be proposed by the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 3 is a conceptual diagram of a system for supplying electric power using the solar-hydrogen-based compact electric power generating apparatus of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a solar- to be.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치(100)는 PV 모듈(10), 수전해 장치(20), 소형 수소 압축기(30), 저장 탱크(40) 및 연료 전지 (50) 등으로 구성될 수 있다. 단, 도 2 및 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치(100)가 구현될 수도 있다.2 and 3, a solar-hydrogen-based miniature
PV 모듈(10)은 예컨대 하나 혹은 다수의 태양전지 셀로 구성될 수 있다. 각각의 태양전지 셀에 태양광이 인가되면, 광 기전력 효과에 의해 전력이 생성된다. 하나의 태양전지 셀로 구성된 PV 모듈(10)은 태양전지 셀에서 발생된 전력을 출력할 수 있다. 다수의 태양전지 셀로 구성된 PV 모듈(10)은 다수의 태양전지 셀에서 발생된 전력을 병합하여 출력할 수 있다.The
또한, PV 모듈(10)은, 장기간의 외부 노출에 대해 보호되도록 하기 위하여, 태양전지를 직렬 또는 병렬로 회로를 구성한 후, 진공상태에서 열 봉합한 형태로 구성될 수도 있다. 여기서 태양전지는 다결정 태양전지, 단결정 태양전지, 박막 태양전지, 투명 태양전지, 염료 반응형 유기 태양전지 등을 포함할 수 있다.In addition, the
PV 모듈(10)은, 도 1 에 도시된 것과 같이, 제 3 연결관(82), 제 4 연결관(84) 및 제 2 공급관(86)과 연결될 수 있다.The
제 3 연결관(82)은 PV 모듈(10)과 수전해 장치(20)를 상호 연결하며, PV 모듈(10)에서 발생된 전력이 통과하는 통로로 기능한다. 제 3 연결관(82)에는 제 1 DC/DC 컨버터(12)가 설치된다. 제 1 DC/DC 컨버터(12)는 PV 모듈(10)에서 발생된 전력을 수전해 장치(20)의 동작에 필요한 전력으로 변환한다.The
제 4 연결관(84)은 PV 모듈(10)과 수소 압축기(30)를 상호 연결하며, PV 모듈(10)에서 발생된 전력이 통과하는 통로로 기능한다. 제 4 연결관(84)에는 제 2 DC/DC 컨버터(14)가 설치된다. 제 2 DC/DC 컨버터(14)는 PV 모듈(10)에서 발생된 전력을 수소 압축기(30)의 동작에 필요한 전력으로 변환한다.The
제 2 공급관(86)은 PV 모듈(10)을 일반 가정과 같은 외부(60)와 연결시키며, PV 모듈(10)에서 발생된 전력이 통과하는 통로로 기능한다. 제 2 공급관(86)에는 DC/AC 인버터(16)가 설치된다. DC/AC 인버터(16)는 PV 모듈(10)에서 발생된 전력을 외부(60)에서 실제 사용 가능하도록 변환시킨다.The
수전해 장치(20)는 제 3 연결관(82), 제 1 도관(70) 및 순환관(76)과 연결될 수 있다. PV 모듈(10)에서 발생된 전력은 제 1 DC/DC 컨버터(12)에서 변환된 후 수전해 장치(20)에 공급된다. 수전해 장치(20)에서는 PV 모듈(10)로부터 공급받은 전력을 이용하여 수전해 반응이 일어난다. 수전해 반응에 이용되는 물은 후술할 연료 전지(50)로부터 공급될 수도 있다. 수전해 반응의 결과 수소와 산소가 생성된다.The water electrolytic
수전해 장치(20)는 단일 또는 복수의 수전해 셀로 구성되며, 수전해 셀은 양극과 음극 사이에 고분자 전해질막이 배치된 구조로 이루어질 수 있다. 고분자 전해질막에 전압을 인가하면 수전해 장치(20)에 제공된 알칼리 용액이 전기 분해되어 수소와 산소가 발생한다. 수소는 음극을 통해 배출되고, 산소는 양극을 통해 배출된다.The water
제 1 도관(70)은 수전해 장치(20)와 수소 압축기(30)를 상호 연결하며, 수전해 장치(20)에서 생성된 수소가 통과하는 통로로 기능한다. 제 1 도관(70)을 통과하는 수소의 양은 제어장치(미도시)의 제어에 의해 조절될 수 잇다.The
수소 압축기(30)는 제 1 도관(70) 및 제 1 연결관(72)과 연결될 수 있다. 수전해 장치(20)에서 생성된 수소는 제 1 도관(70)을 통하여 수소 압축기(30)에 공급된다. 수소 압축기(30)는 공급받은 수소를 압축 처리할 수 있다.The hydrogen compressor (30) may be connected to the first conduit (70) and the first connection pipe (72). Hydrogen generated in the water
본 발명에 적용되는 수소 압축기(30)는 전기·화학적 모듈 및/또는 메탈하이드라이드 모듈로 구성될 수 있다. 이는 수소 압축기(30)를 소규모로 구성하여 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치(100)를 가정용으로 활용하기 위함이다.The
이와 관련하여, 도 4는 전기·화학적 모듈로 구성된 수소 압축기의 동작 원리를 모식적으로 나타낸다. 전기·화학적 모듈의 수소 압축기를 위한 MEA(Membrane Electrode Assembly) 시스템 설계와 제작은 최적화된 수소이온(proton)의 전달, 장벽특성(barrier characteristics)과 기계적인 견고성의 조합을 제공할 수 있다.In this regard, Fig. 4 schematically shows the operation principle of a hydrogen compressor composed of an electrochemical module. The design and fabrication of MEA (Membrane Electrode Assembly) systems for hydrogen compressors in electrochemical modules can provide a combination of optimized hydrogen ion (proton) transport, barrier characteristics and mechanical robustness.
도 4에 도시된 것과 같이, 수소 압축기(30)에 주입되는 수소가스는 특수한 멤브레인(예컨대, Nafion)에 의해 막히게 되나, 산화반응전극(anode)에서 생성된 수소이온(H+)은 멤브레인을 통과한다. 통과된 수소이온은 반대편 환원반응전극(cathode)에서 다시 수소로 변환된다. 외부 전력에 의해 공급되는 전류는 수소이온의 방향을 유도하고 결과적으로 수소가스의 방향을 결정한다. 멤브레인의 또다른 역할은 수소가스 이외에도 다른 가스가 멤브레인을 통해 통과되는 것을 방지하는 것이기 때문에 불필요한 가스들을 정화하는 역할도 하게 된다.4, the hydrogen gas injected into the
이러한 전기·화학적 모듈은, 기존의 기계적 수소 압축기와 비교하여, 소규모의 장치설비가 가능하고, 에너지 소비가 적으며, 소음이 없고, 백업 압축기가 필요 없다는 장점을 제공한다. These electrochemical modules offer the advantage that they are small in scale, have low energy consumption, are noiseless, and do not require a backup compressor as compared to conventional mechanical hydrogen compressors.
또한, 도 5는 메탈하이드라이드 모듈로 구성된 수소 압축기의 동작 원리를 모식적으로 나타낸다. 메탈하이드라이드 모듈의 수소 압축기는 금속간화합물로서 수소에 정해진 압력과 온도에 노출되었을 때 많은 양의 수소원자를 흡착함으로써 메탈하이드라이드 화합물이 형성된다(M + H2 ↔ MH2). 수소원자는 금속의 격자 사이에 견고하게 자리잡게 된다. 적절한 반응기 이외의 기기(Balance of Plant, BOP)를 이용하여 온도를 조절함으로써 메탈하이드라이드 모듈에 수소가 저장될 수 있다.5 schematically shows an operation principle of a hydrogen compressor composed of a metal hydride module. The hydrogen compressor of the metal hydride module is an intermetallic compound that adsorbs a large amount of hydrogen atoms when exposed to the pressure and temperature specified by hydrogen, thereby forming a metal hydride compound (M + H2 ↔ MH2). The hydrogen atoms are firmly located between the metal lattices. Hydrogen can be stored in the metal hydride module by adjusting the temperature using a Balance of Plant (BOP) other than the appropriate reactor.
즉, 도 5 의 상부에 도시된 것과 같이, 반응기가 냉각 상태에 있는 경우, 수소분자들이 저압으로 반응기 내부로 이동되어 메탈하이드라이드에 흡착된다. 이에 따라, 수소원자가 메탈하이드라이드 모듈 내부에 저장된다.That is, as shown in the upper part of FIG. 5, when the reactor is in a cooled state, hydrogen molecules are moved into the reactor at low pressure and adsorbed to the metal hydride. As a result, hydrogen atoms are stored inside the metal hydride module.
그리고, 도 5 의 하부에 도시된 것과 같이, 반응기가 가열된 상태에 있는 경우, 수소분자의 탈착되어 고압수소가스가 반응기 밖으로 이동된다. 이에 따라, 수소원자가 메탈하이드라이드 모듈 외부로 배출된다.Then, as shown in the lower portion of FIG. 5, when the reactor is in the heated state, the hydrogen molecules are desorbed and the high-pressure hydrogen gas is moved out of the reactor. As a result, hydrogen atoms are discharged to the outside of the metal hydride module.
이러한 메탈하이드라이드 모듈은, 소형화가 가능하고, 소음이 없으며, 저가의 수소압축기 제작이 가능하다는 장점을 제공한다.These metal hydride modules offer the advantage of being able to make miniaturized, noise-free, low cost hydrogen compressors.
다시 도 2를 참고하면, 제 1 연결관(72)은 수소 압축기(30)와 저장 탱크(40)를 상호 연결하며, 수소 압축기(30)에서 압축 처리된 수소의 적어도 일부가 통과하는 통로로 기능한다. 제 1 연결관(72)에는 제 1 밸브(42)가 설치될 수 있으며, 제어장치에 의해 제 1 밸브(42)가 제어되어 제 1 연결관(72)을 통과하는 수소의 양이 조절될 수도 있다.Referring again to FIG. 2, the
저장 탱크(40)는 제 1 연결관(72) 및 제 2 연결관(74)과 연결될 수 있다. 수소 압축기(30)에서 압축 처리된 수소의 적어도 일부는 저장 탱크(40)에 공급되며 저장 탱크(40)의 내부에 임시로 저장될 수 있다.The
제 2 연결관(74)은 저장 탱크(40)와 연료 전지(50)를 상호 연결하며, 저장 탱크(40)에 저장된 수소의 적어도 일부가 통과하는 통로로 기능한다. 제 2 연결관(74)에는 제 2 밸브(44)가 설치될 수 있으며, 제어장치에 의해 제 2 밸브(44)가 제어되어 제 2 연결관(74)을 통과하는 수소의 양이 조절될 수도 있다.The
연료 전지(50)는 제 2 연결관(74), 순환관(76) 및 제 1 공급관(80)과 연결될 수 있다. 저장 탱크(40)의 내부에 저장된 수소의 적어도 일부는 연료 전지(50)로 공급되며, 연료 전지(50)에서는 공급받은 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시킨다. 이러한 연료 전지(50)의 발전 과정의 결과, 전력과 함께 물이 생성될 수 있다.The
본 발명의 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치(100)는 도 3 에 도시된 것과 같이 소용량의 전력이 필요한 일반 가정에 효과적으로 적용 가능하다. 연로 전지(50)는 5kWh 이하의 전력 공급에 유용하고, 바람직하게는 2kWh 이하 또는 3kWh 이하의 전력 공급에 유용하며, 더욱 바람직하게는 1kWh 이하의 전력 공급에 유용하다.The solar-hydrogen-based compact
예를 들어, 연료전지 스택은, 가장 안쪽에 전극막 접합체가 위치하고, 이 전극막 접합체의 바깥 부분, 즉 전극층(촉매층)의 바깥 부분에 수전해층이 위치하고, 이 수전해층의 바깥 부분에 가스확산층이 위치할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 연료전지 스택은 중앙에 전극막 접합체를 기준으로 좌우 양측에 수전해층, 가스확산층이 차례로 적층된 형태로 구성된다. 전극막 접합체는 고분자 전해질막의 양쪽 면에 각각 양극 및 음극을 위한 전극층이 도포된 형태로 구성되고, 가스확산층의 바깥 부분에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 전극 유로, 즉 채널 유로가 형성된 분리판이 적층된다.For example, in the fuel cell stack, the electrode membrane junction body is located in the innermost layer, and a water electrolytic layer is located at the outer portion of the electrode membrane junction body, that is, the outer portion of the electrode layer (catalyst layer) A diffusion layer may be located. That is, the fuel cell stack according to the present invention has a structure in which a water electrolysis layer and a gas diffusion layer are stacked in order on both sides of the electrode membrane junction body at the center. The electrode membrane junction body is formed in such a manner that an electrode layer for the anode and the cathode is coated on both sides of the polymer electrolyte membrane and supplies fuel to the outer portion of the gas diffusion layer and discharges water generated by the reaction. Is laminated.
순환관(76)은 연료 전지(50)와 수전해 장치(20)를 상호 연결하며, 연료 전지(50)에서 생성된 물의 적어도 일부가 통과하는 통로로 기능한다. 순환관(76)을 통과하는 물의 양은 제어장치의 제어에 의해 조절될 수 잇다.The
제 1 공급관(80)은 연료 전지(50)와 외부(60)를 상호 연결하며, 연료 전지(50)에서 생성된 전력의 적어도 일부가 외부(60)에 공급되는 통로로 기능한다.The
본 발명의 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치(100)는 각각의 구성요소들을 모니터링하기 위한 모니터링 장비(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이는 소형 전력 발생 장치(100)가 위험상황 또는 비상상황에 놓이게 되는 것에 대비하기 위함이며, 전력 효율을 향상시켜 제품 품질을 제고하기 위함이다.The solar-hydrogen-based miniature
모니터링 장비는 센서부(미도시)를 포함할 수도 있다. 센서부는 수전해 장치(20), 수소 압축기(30), 저장 탱크(40), 연료 전지(50)에 설치되어, 유출입되는 유체의 유량이나 온도, 압력 등을 검지한다. The monitoring equipment may include a sensor unit (not shown). The sensor unit is installed in the water
예를 들어, 수전해 장치(20)에 장착된 센서부는 순환관(76)을 통하여 유입되는 물의 양이나 물의 유속을 검지할 수 있고, 물의 온도 등을 측정할 수도 있다. 그리고, 수전해 장치(20)에 장착된 센서부는 제 1 도관(70)을 통해 유출되는 수소의 양이나 유속을 검지할 수 있고, 수소의 온도 등을 측정할 수도 있다. For example, the sensor unit mounted on the water
그리고, 수소 압축기(30)에 장착된 센서부는 제 1 도관(70)을 통해 유입되는 수소의 양이나 유속을 검지할 수 있고, 수소의 온도 등을 측정할 수도 있다. 그리고, 수소 압축기(30)에 장착된 센서부는 제 1 연결관(72)을 통해 유출되는 수소의 양이나 유속을 검지할 수 있고, 수소의 온도 등을 측정할 수도 있다. The sensor unit mounted on the
그리고, 저장 탱크(40)에 장착된 센서부는 저장 탱크(40)에 저장된 수소의 압력을 검지할 수 있다. 여기서 측정된 수소의 압력 값은 저장 탱크(40)에 저장된 수소의 양을 측정하는 데 이용될 수 있으며, 저장된 수소의 양은 사용자에게 표시될 수도 있다.The sensor unit mounted on the
그리고, 연료 전지(50)에 장착된 센서부는 제 2 연결관(74)을 통해 유입되는 수소의 양이나 유속을 검지할 수 있고, 수소의 온도 등을 측정할 수도 있다. 그리고, 연료 전지(50)에 장착된 센서부는 순환관(76)을 통해 유출되는 물의 양이나 유속을 검지할 수 있고, 물의 온도 등을 측정할 수도 있다.The sensor unit mounted on the
그리고, 수전해 장치(20)와 연료 전지(50) 사이에는 임시 저장 탱크(미도시)가 설치될 수도 있으며, 센서부는 이 임시 저장 탱크에 장착되어 임시 저장 탱크에 저장된 물의 양을 검지할 수 있다. 이에 따라 임시 저장 탱크에 저장된 물의 양의 조절하는 것이 가능하다.A temporary storage tank (not shown) may be installed between the water
센서부는 제 1 DC/DC 컨버터(12), 제 2 DC/DC 컨버터(14) 및 DC/AC 인버터(16)에도 장착될 수 있다. 이러한 센서부는 입력되는 전압/전류나 출력되는 전압/전류를 모니터링하며, 모니터링된 값은 사용자에게 표시될 수도 있다.The sensor unit may also be mounted to the first DC /
센서부에서 감지된 측정값들은 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치(100)의 동작을 제어하는 데 활용될 수도 있다. 예를 들어, 저장 탱크(40)에 저장된 수소의 압력이 미리 설정된 임계치를 넘는 경우, 더이상 저장 탱크(40)에 수소를 저장해 둘 필요가 없으므로, PV 모듈(10)에서 발생된 전력이 수전해 장치(20) 및/또는 수소 압축기(30)로 공급되는 것이 차단되고, PV 모듈(10)에서 발생된 전력은 제 2 공급관(86)을 통하여 가정으로 곧바로 공급될 수 있다.The measured values sensed by the sensor section may be utilized to control the operation of the solar-hydrogen-based miniature
모니터링 장비는 또한 PV 모듈(10)에서 최적의 전력을 발생시키는 전압값/전류값을 추적하는 데에도 활용될 수 있다. 모니터링 장비에 의하여 모니터링된 전압값 및/또는 전류값을 이용하여 전력 효율을 최대화시키는 것이 가능하다.The monitoring equipment can also be used to track the voltage value / current value that generates optimal power in the
한편, 이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명이 제안하는 태양광 기반 전력 발생 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 방법의 일예를 나타내는 순서도이다.Hereinafter, a solar-based power generation method proposed by the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a solar-hydrogen-based compact power generation method according to the present invention.
도 6을 참고하면, 먼저, 태양광이 인가되면 PV 모듈(10)에서 전력이 발생된다. PV 모듈(10)에서 발생된 전력의 적어도 일부는 제 2 공급관(86)을 통하여 외부(60)에 직접 공급될 수도 있다. 또한, PV 모듈(10)에서 발생된 전력의 적어도 일부는 수전해 장치(20)로 공급되며, 수전해 장치(20)에서는 공급받은 전력을 이용하여 수전해 반응이 유도된다. 이 수전해 반응을 통하여 수전해 장치(20)에서 수소가 생성된다(S10).Referring to FIG. 6, power is generated in the
이어서, 수전해 장치(20)에서 생성된 수소는 제 1 도관(70)을 통하여 수소 압축기(30)로 공급된다. 수소 압축기(30)에서는 공급받은 수소가 압축 처리된다(S20).Then, the hydrogen generated in the water
이어서, 수소 압축기(30)에서 압축 처리된 수소의 적어도 일부는 제 1 연결관(72)을 통하여 저장 탱크(40)로 공급된다. 저장 탱크(40)에 공급된 수소는 저장 탱크(40)의 내부에 일시적으로 저장될 수 있다(S30). 태양광이 충분한 상황에서 여분의 수소를 저장 탱크(40)에 저장해 둘 수 있으므로, 태양광이 없거나 충분하지 못하여 PV 모듈(10)에서 필요한 전력이 발생되지 못하는 상황에 대비할 수 있다.Subsequently, at least a portion of the hydrogen compressed and processed in the hydrogen compressor (30) is supplied to the storage tank (40) through the first connection pipe (72). The hydrogen supplied to the
이어서, 저장 탱크(40)에 저장된 수소의 적어도 일부가 제 2 연결관(74)을 통하여 연료 전지(50)로 공급된다. 연료 전지(50)에서는 공급받은 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시킨다(S40). 연료 전지(50)에서 발생된 전력은 제 1 공급관(80)을 통하여 외부(40)에 공급될 수 있다.Subsequently, at least a portion of the hydrogen stored in the
연료 전지(50)의 발전 과정에서 생성된 물의 적어도 일부는 순환관(76)을 통하여 수전해 장치(20)로 공급될 수 있다. 순환관(76)을 통하여 수전해 장치(20)로 공급된 물은 수전해 장치(20)의 수전해 반응에 사용될 수 있다.At least a part of the water generated in the process of generating the
이렇게 수전해 장치(20), 수소 압축기(30), 저장 탱크(40), 연료 전지(50)로 이어지는 순환경로를 따라서 수소 및/또는 물이 이동될 수 있다.Thus, hydrogen and / or water can be moved along the circulation path leading to the water
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.
또한, 상기와 같이 설명된 방법 및 이를 이용한 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the above-described method and apparatus using the same may be applied to a case where the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applied. As shown in FIG.
10: PV 모듈
20: 수전해 장치
30: 수소 압축기
40: 저장 탱크
50: 연료 전지
100: 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치10: PV module
20:
30: Hydrogen compressor
40: Storage tank
50: Fuel cell
100: Photovoltaic - hydrogen-based compact power generator
Claims (10)
상기 수전해 장치와 연결된 제 1 도관을 통하여 상기 수전해 장치에서 생성된 상기 수소를 공급받고, 상기 공급받은 수소를 압축 처리하는 수소 압축기;
상기 수소 압축기에서 압축 처리된 상기 수소를 저장하기 위한 저장 탱크; 및
상기 저장 탱크에 저장된 상기 수소의 적어도 일부를 전달받고, 상기 전달받은 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 연료 전지를 포함하고,
상기 수소 압축기는 전기·화학적 모듈 및 메탈하이드라이드 모듈 중 적어도 하나로 구성되며, 상기 연료 전지는 5kWh 이하의 전력 공급하도록 구성된, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.A power receiving unit for receiving power from the PV module to generate a hydrothermal reaction and generating hydrogen through the hydrothermal reaction;
A hydrogen compressor for receiving the hydrogen generated in the water electrolysis apparatus through a first conduit connected to the water electrolysis apparatus and compressing the supplied hydrogen;
A storage tank for storing the hydrogen compressed and processed in the hydrogen compressor; And
And a fuel cell that receives at least a portion of the hydrogen stored in the storage tank and generates a predetermined electric power using the transferred hydrogen,
Wherein the hydrogen compressor is composed of at least one of an electrochemical module and a metal hydride module, and the fuel cell is configured to supply power of 5 kWh or less.
상기 수소 압축기에서 압축 처리된 상기 수소의 적어도 일부는 상기 저장 탱크로 공급되어 상기 저장 탱크의 내부에 임시로 저장되는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.The method according to claim 1,
Wherein at least a portion of the hydrogen compressed and processed in the hydrogen compressor is supplied to the storage tank and temporarily stored in the storage tank.
상기 저장 탱크의 내부에 저장된 수소의 적어도 일부는 상기 연료 전지로 공급되고, 상기 연료 전지로 공급된 상기 수소는 상기 소정의 전력을 발생시키는 데 이용되는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.3. The method of claim 2,
Wherein at least a portion of the hydrogen stored inside the storage tank is supplied to the fuel cell and the hydrogen supplied to the fuel cell is used to generate the predetermined electric power.
상기 수전해 장치와 상기 연료 전지를 연결하는 순환관을 더 포함하는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a circulation pipe connecting the water electrolytic solution device and the fuel cell.
상기 소정의 전력이 발생되는 과정에서 상기 연료 전지에서 물이 생성되고, 상기 연료 전지에서 생성된 상기 물은 상기 순환관을 통하여 상기 수전해 장치로 공급되는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.5. The method of claim 4,
Hydrogen-based miniature power generation device in which water is generated in the fuel cell in the process of generating the predetermined electric power, and the water generated in the fuel cell is supplied to the electrolytic solution through the circulation pipe, .
상기 연료 전지로부터 상기 수전해 장치로 공급된 상기 물은 상기 수전해 반응에 사용되는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the water supplied from the fuel cell to the electrolytic water electrolysis apparatus is used for the electrolytic electrolysis reaction.
상기 연료 전지와 연결되어 상기 연료 전지에서 발생된 상기 소정의 전력을 외부로 공급하는 제 1 공급관을 더 포함하는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.The method according to claim 1,
And a first supply pipe connected to the fuel cell to supply the predetermined power generated in the fuel cell to the outside.
상기 PV 모듈과 연결되어 상기 PV 모듈에서 발생된 전력의 적어도 일부를 상기 외부로 공급하는 제 2 공급관; 및
전력을 변환하기 위하여 상기 제 2 공급관에 설치되는 DC/AC 인버터를 더 포함하는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.8. The method of claim 7,
A second supply pipe connected to the PV module and supplying at least a part of electric power generated in the PV module to the outside; And
Further comprising a DC / AC inverter installed in said second supply line to convert power.
상기 PV 모듈로부터 상기 수전해 장치로 공급되는 전력을 변환하기 위한 제 1 DC/DC 컨버터를 더 포함하는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a first DC / DC converter for converting power supplied from the PV module to the power receiving unit.
상기 수전해 반응을 통하여 상기 수전해 장치에서 수소가 생성되는 제 2 단계;
상기 수전해 장치와 연결된 제 1 도관을 통하여 수소 압축기가 상기 수전해 장치에서 생성된 상기 수소를 공급받는 제 3 단계;
상기 수소 압축기가 상기 공급받은 수소를 압축 처리하는 제 4 단계;
상기 수소 압축기에서 압축 처리된 상기 수소가 저장 탱크에 저장되는 제 5 단계;
연료 전지가 상기 저장 탱크에 저장된 상기 수소의 적어도 일부를 전달받는 제 6 단계; 및
상기 연료 전지가 상기 전달받은 수소를 이용하여 소정의 전력을 발생시키는 제 7 단계를 포함하고,
상기 수소 압축기는 전기·화학적 모듈 및 메탈하이드라이드 모듈 중 적어도 하나로 구성되는, 태양광-수소 기반의 소형 전력 발생 방법.A first step in which the water electrolytic solution is supplied with power from the PV module to induce a water electrolysis reaction;
A second step of generating hydrogen in the electrolytic solution through the electrolytic solution;
A third step of the hydrogen compressor being supplied with the hydrogen generated in the electrolytic solution through the first conduit connected to the electrolytic water electrolysis device;
A fourth step in which the hydrogen compressor compresses the supplied hydrogen;
A fifth step in which the hydrogen compressed and processed by the hydrogen compressor is stored in a storage tank;
A sixth step of the fuel cell receiving at least a part of the hydrogen stored in the storage tank; And
And a seventh step in which the fuel cell generates a predetermined electric power using the transferred hydrogen,
Wherein the hydrogen compressor comprises at least one of an electrochemical module and a metal hydride module.
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|---|---|---|---|---|
| KR20210131499A (en) | 2020-04-23 | 2021-11-03 | 한국수력원자력 주식회사 | Multi power generation system responsive to power demand and operation methd for the same |
| KR20210133414A (en) | 2020-04-29 | 2021-11-08 | 한국수력원자력 주식회사 | Power generation system capturing CO2 and operation method for the same |
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2017
- 2017-12-06 KR KR1020170166678A patent/KR20190066857A/en not_active Application Discontinuation
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