KR100608087B1 - 수소발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수소발생장치에 관한 것이다. 이는 밀폐콘테이너와; 상기 밀폐콘테이너의 내부에 설치되며 격벽플레이트에 의해 제 1,2공간으로 구획되어 있는 벨로우즈탱크와; 수소생성촉매를 갖는 반응챔버와; 외부로부터 공급되는 캐미컬하이드라이드를 제 1공간으로 유도하는 유입관과; 상기 제 1공간과 반응챔버를 연결하는 공급관과; 상기 반응챔버와 제 2공간을 연결하는 회수관과; 상기 회수관에 설치되는 기액분리기와; 상기 제 2공간에 유입되었던 반응결과물을 밀폐콘테이너 외부로 유도하는 배액관과; 상기 밀폐콘테이너내의 수소가스를 외부로 공급하는 수소공급관을 포함하는 구성을 갖는다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 수소발생장치는, 밀폐공간을 제공하는 콘테이너의 내부에서 화학작용에 의해 수소가스가 발생하도록 하고 발생한 수소가스를 공급관을 통해 수요처로 공급하는 구성을 가지므로, 수소를 저장하는 콘테이너의 내압성이나 단열성이 요구되지 않아 장치가 가볍고 간단하며, 특히 캐미컬하이드라이드 수용탱크와 반응결과물 수용탱크로서 벨로우즈를 응용하되 양측 공간 용적이 상대적으로 증감되도록 하여 벨로우즈탱크의 크기가 작아 장치를 전체적으로 작게 제작할 수 있어 휴대가 가능하고 그에 따라 예컨대 수소연료 자동차에 탑재하거나 개인 실험실이나 연구실에서 사용할 수 있다는 효과가 있다.

Description

수소발생장치{Hydrogen gas producing device}

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수소발생장치의 전체적인 구성을 설명하기 위하여 도시한 구성도이다.

도 2 및 도 3은 상기 도 1에 도시한 수소발생장치의 작동을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 수소발생장치의 전체적인 구성을 설명하기 위하여 도시한 구성도이다.

도 5 및 도 6은 상기 도 4에 도시한 수소발생장치의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11,51:수소발생장치 13:밀폐콘테이너

15:수소공급관 17,53:벨로우즈탱크

17c:격벽플레이트 17d:제 1고정플레이트

17e:제 2고정플레이트 17f:멤브레인

19:유입관 19a:제 1밸브

21:공급관 21a:제 2밸브

23:제 3밸브 25:체크밸브

27:반응챔버 27a:수소생성촉매

29:회수관 31:배액관

33:압력센서 55:기액분리기

57:콘트롤러

A:제 1공간 B:제 2공간 C:제 3공간

본 발명은 수소발생장치에 관한 것이다.

수소를 연료로 사용하는 하는 연료전지나 기타 수소를 필요로 하는 곳에 수소를 공급하기 위한 방법으로는, 수소를 기체상태로 고압탱크에 저장한 후 감압밸브를 통해 소정압력으로 배출시켜 공급하는 방법과, 수소를 액체상태로 저장하고 저장되어 있는 액체상태의 수소를 필요한 만큼씩 기화시켜 공급하는 방법과, 수소저장합금에 수소를 흡착시킨 후 공급하는 방법 등이 알려져 있다.

그러나 상기 첫 번째 방법을 위한 장치는, 120기압 내지 150기압의 고압에서 견딜 수 있는 수소저장 압력용기가 필요하고 또한 압력조절을 위한 부대장치가 필요함은 물론 수소가 소모되었을 경우 압력용기에 상기 압력으로 수소를 재충진하여야 하는 등의 불편이 있어 운영비용이 많이 들고 장치가 전체적으로 크고 복잡하여 이동이 불편하다는 문제가 있다.

또한 두 번째 방법을 위한 장치는, 기체상태의 수소를 섭씨 영하 250도 이하 로 냉각하여야 하므로 일단 냉각용 장비가 필요하고 액화된 액체수소가 액화된 상태를 유지하도록 단열성이 뛰어난 특수용기 및 액화수소를 기화시키기 위한 별도의 기화장치 등이 더 필요하여 장치가 복잡하고 이동이 불가능하며 항시 폭발의 위험에 노출되어 있다.

세 번째 장치는 수소저장합금에 대한 수소의 흡착 및 배출이 반복될 경우 수소저장합금에 국부적인 응력이 가해져 변형이 야기되거나 크랙이 발생하여 비정상적인 수소 누출의 염려가 있다는 문제가 있다.

한편, 상기 세 가지 장치 이외에 캐미컬하이드라이드를 수소발생촉매에 접촉시켜 수소가스를 얻는 장치도 제안된 바 있다. 이 장치는 화학적 이론을 기초로 응용한 것으로서, 캐미컬하이드라이드의 유동장내에 수소발생촉매를 위치시켜 케미컬하이드라이드가 수소발생촉매에 접하도록 구성한 구조를 갖는다.

그러나 상기 캐미컬하이드라이드를 저장하는 연료저장탱크와 반응결과물을 저장하는 저장탱크를 별도로 구비하여야 하므로 효과적인 공간사용의 한계가 있어 보다 콤팩트한 수소발생장치를 원하는 기대에 부응하지 못하고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 밀폐공간을 제공하는 콘테이너의 내부에서 화학작용에 의해 수소가스가 발생하도록 하고 발생한 수소가스를 공급관을 통해 수요처로 공급하는 구성을 가지므로, 수소를 저장하는 콘테이너의 내압성이나 단열성이 요구되지 않아 장치가 가볍고 간단하며, 특히 캐미컬하이드라이드 수용탱크와 반응결과물 수용탱크로 벨로우즈를 응용하되 양측 공간 용 적이 상대적으로 증감되도록 하여 수용탱크의 크기가 작아 장치를 전체적으로 작게 제작할 수 있어 휴대가 가능하고 그에 따라 수소연료 자동차에 탑재할 수 도 있음은 물론 실험실이나 연구실에서 사용할 수 있는 수소발생장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부로부터 밀폐된 내부공간을 제공하는 밀폐콘테이너와; 상기 밀폐콘테이너의 내부에 설치되는 것으로, 길이방향으로 신축 가능한 주름관으로서 그 양단부에 제 1,2고정플레이트가 밀폐 고정되고 내부공간은 상기 제 1고정플레이트측으로 상대 근접하도록 지지되는 격벽플레이트에 의해 제 1,2공간으로 구획되어 있는 벨로우즈탱크와; 상기 벨로우즈탱크의 측부에 위치하며 내부에 수소생성촉매를 갖는 반응챔버와; 상기 밀폐콘테이너의 외부로부터 캐미컬하이드라이드를 제 1공간으로 유도함으로써 캐미컬하이드라이드가 격벽플레이트를 제 2고정플레이트측으로 밀어 이동시키며 제 1공간에 채워지게 하는 유입관과; 상기 제 1공간과 반응챔버를 연결하며 상기 격벽플레이트와 고정플레이트가 인력에 의해 상대 근접함에 따라 제 1공간으로부터 배출되는 캐미컬하이드라이드를 반응챔버로 유도하는 공급관과; 상기 반응챔버와 제 2공간을 연결하며 반응챔버내에서 수소생성촉매와 캐미컬하이드라이드가 반응하여 생성된 수소가스와 반응결과물을 제 2공간측으로 유도하는 회수관과; 상기 회수관에 설치되어 회수관을 따라 유동하는 수소가스와 반응결과물을 그 내부로 통과시키며 반응결과물로부터 수소가스를 분리하여 밀폐콘테이너의 내부공간으로 배출하는 기액분리기와; 상기 제 1공 간으로 새로운 캐미컬하이드라이드가 공급되는 동안 제 2공간에 유입되었던 반응결과물을 밀폐콘테이너 외부로 유도하여 배출하는 배액관과; 상기 밀폐콘테이너의 내부와 외부를 연결하며 밀폐콘테이너의 내부공간을 채운 수소가스를 밀폐콘테이너 외부로 내보내는 수소공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부로부터 밀폐된 내부공간을 제공하는 밀폐콘테이너와; 상기 밀폐콘테이너의 내부에 설치되는 것으로, 길이방향으로 신축 가능한 주름관으로서 그 양단부에 제 1,2고정플레이트가 밀폐 고정되고 내부공간은 상기 제 1고정플레이트측으로 상대 근접하도록 지지되는 격벽플레이트에 의해 제 1,2공간으로 구획되되, 상기 격벽플레이트와 제 2고정플레이트 사이의 제 2공간을 이루는 주면(周面)은 수소가스를 선별 통과시키는 멤브레인으로 이루어진 벨로우즈탱크와; 상기 벨로우즈탱크의 측부에 위치하며 내부에 수소생성촉매를 갖는 반응챔버와; 상기 밀폐콘테이너의 외부로부터 캐미컬하이드라이드를 제 1공간으로 유도함으로써 캐미컬하이드라이드가 상기 격벽플레이트를 제2고정플레이트측으로 밀어 이동시키며 제 1공간에 채워지게 하는 유입관과; 상기 제 1공간과 반응챔버를 연결하며 상기 격벽플레이트와 고정플레이트가 인력에 의해 상대 근접함에 따라 제 1공간으로부터 배출되는 캐미컬하이드라이드를 반응챔버로 유도하는 공급관과; 상기 반응챔버와 제 2공간을 연결하며 반응챔버내에서 수소생성촉매와 캐미컬하이드라이드가 반응하여 생성된 수소가스와 반응결과물을 제 2공간으로 유도하는 회수관과; 상기 제 1공간으로 새로운 캐미컬하이드라이드가 공급되는 동안 제 2공간에 유입되어 있던 반응결과물을 밀폐콘테이너 외부로 유도하여 배출하 는 배액관과; 상기 밀폐콘테이너내의 내부와 외부를 연결하며 밀폐콘테이너의 내부공간을 채운 수소가스를 밀폐콘테이너 외부로 내보내는 수소공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격벽플레이트나 제 1고정플레이트 중 어느 하나는 자석이고 나머지 하나는 상기 자석에 붙는 금속판인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격벽플레이트 및 제 1고정플레이트는 상호 다른 극을 가져 서로 당기는 자석판인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 밀폐콘테이너의 내부공간에는 제어신호를 발생하는 콘트롤러가 더 구비되고, 상기 유입관에는 상기 콘트롤러에 의해 제어되어 제 1공간으로 유동하는 캐미컬하이드라이드를 차단하는 제 1밸브가 구비되고, 상기 공급관에는 상기 콘트롤러에 의해 제어되어 제 1공간으로부터 반응챔버로 이동하는 캐미컬하이드라이드를 차단하는 제 2밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀폐콘테이너의 내부에는 밀폐콘테이너 내부를 채우는 수소가스의 압력을 감지하며 감지된 내용을 상기 콘트롤러로 보내는 센서가 더 구비되고, 상기 공급관의 반응챔버와 제 2밸브의 사이에는 상기 센서로부터 신호를 받은 콘트롤러에 의해 제어되며 반응챔버로 유동하는 캐미컬하이드라이드를 차단하여 수소발생을 임시 중지시키는 차단밸브가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캐미컬하이드라이드는 LiBH4, LiH, NaBH4, LiAlH4, MgH2, NaAlH4, CaH2, KH, KBH4, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, KAlH4 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수소발생장치의 전체적인 구성을 설명하기 위하여 도시한 구성도이다.

기본적으로 본 발명은 캐미컬하이드라이드를 수소생성촉매에 접촉시켜 수소가스를 발생시킬 수 있다는 기초적 화학이론에 근거한 것으로서 상기 수소생성촉매를 밀폐콘테이너의 내부에 설치하고 상기 캐미컬하이드라이드가 유동하면서 상기 수소생성촉매에 접촉하며 지나가도록 구성되어 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수소발생장치의 전체적인 구성을 설명하기 위하여 도시한 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 수소발생장치(51)는 외부에 대해 밀폐된 내부공간을 제공하는 밀폐콘테이너(13)와, 상기 밀폐콘테이너(13)의 내부에 설치되는 것으로 내부 공간이 상대적으로 증감하는 제 1,2공간(A,B)을 갖는 벨로우즈탱크(53)와, 밀폐콘테이너(13)의 제 1공간(A) 내에 외부의 캐미컬하이드라이드를 유도하는 유입관(19)과, 상기 벨로우즈탱크(53)의 측부에 위치하며 그 내부에 수소생성촉매(27a)를 가지며 공급관(21)을 통해 제 1공간(A)에 연결되는 반응챔버(27)와, 상기 반응챔버(27)와 제 2공간(B)을 연결하는 회수관(29)과, 상기 회수관(29)에 설치되며 반응챔버(27)를 통과하며 발생한 수소가스와 반응결과물에서 수소가스를 반응결과물로부터 분리하여 밀폐콘테이너의 내부공간으로 배출하는 기액분리기(55)와, 상기 제 2공간(B)에 모인 반응결과물을 밀폐콘테이너(13) 외부로 내 보내는 배액관(31)을 포함하여 구성된다.

상기 캐미컬하이드라이드는 LiBH4, LiH, NaBH4, LiAlH4, MgH2, NaAlH4, CaH2, KH, KBH4, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, KAlH4를 선택적으로 사용할 수 있다.

먼저, 상기 벨로우즈탱크(53)는 길이방향으로 신축 가능하며 고무로 제작된 주름관으로서 그 양단부에는 제 1,2고정플레이트(17d,17e)가 고정되어 있다. 상기 제 1,2고정플레이트(17d,17e)는 원판형 부재로서 벨로우즈탱크(53)를 외부에 대해 밀폐하며 밀폐콘테이너(13)의 내부에서 고정되어 있다.

또한 상기 벨로우즈탱크(53)의 내부 중앙부에는 격벽플레이트(17c)가 위치하고 있다. 상기 격벽플레이트(17c)는 벨로우즈탱크(53)의 중앙부에 위치하며 벨로우즈탱크(53)의 내부공간을 제 1공간(A) 및 제 2공간(B)으로 구획한다. 상기 제 1공간(A)과 제 2공간(B)은 격벽플레이트(17c)에 의해 완전히 차단되어 있음은 물론이다.

한편, 상기 격벽플레이트(17c)와 제 1고정플레이트(17d)는 자기력에 의해 상호 당겨진다. 이를 위해서 상기 격벽플레이트(17c)를 자석으로 제작하고 제 1고정플레이트(17d)를 자석에 붙는 금속판으로 제작하거나 또는 격벽플레이트(17c)와 제 1고정플레이트(17d)를 상호 반대의 극을 갖는 자석으로 제작할 수 있다. 또는 상기 제 1고정플레이트(17d)를 자석으로 제작하고 격벽플레이트(17c)를 자석에 붙는 금속판으로 제작할 수 도 있다. 이 때 상기 격벽플레이트(17c)와 제 2고정플레이트(17e)는 상호간에 자기력이 미치지 않도록 한다. 이를 위해 상기 제 2고정플레이트(17e)는 비자성금속이나 합성수지로 제작한다.

여하튼 상기 격벽플레이트(17c)는 고정되어 있는 제 1고정플레이트(17d)측으로 근접하려는 성향을 갖는다. 이러한 근접하려는 성향(이하, 근접력)은 후술하는 바와같이 제 1공간(A)에 공급되어 있던 케미컬하이드라이드를 유동시키는 동력원의 역할을 한다.

또한 상기 유입관(19)에는 제 1밸브(19a)가 구비되고 공급관(21)에는 제 2밸브(21a)와 제 3밸브(23) 및 체크밸브(25)가 구비된다. 상기 제 3밸브(23)는 제 2밸브(21a)와 반응챔버(27)의 사이에 위치하고 체크밸브(25)는 제 3밸브(23)와 반응챔버(27)의 사이에 위치한다.

상기 밀폐콘테이너(13)에는 수소공급관(15)이 구비된다. 상기 수소공급관(15)은 밀폐콘테이터(13)가 제공하는 제 3공간(C)을 외부로 연결하는 연결관으로서 제 3공간(C)내부에 수소가스가 소정압력 이상 상승하였을 때 개방되어 외부의 필요처로 수소가스를 공급한다.

한편, 제 3공간(C)의 내부에는 압력센서(33)와 콘트롤러(57)가 더 구비된다. 상기 압력센서(33)는 상기 기액분리기(55)에 의해 분리된 수소가스의 제 3공간(C)내의 압력을 체크하는 센서로서 센싱한 내용을 콘트롤러(57)에 전달한다.

상기 콘트롤러(57)는 제 1,2,3밸브(19a,21a,23)를 제어하여 각 밸브의 온오프를 결정한다. 상기 콘트롤러(57)에 의한 제 1,2,3밸브(19a,21a,23)의 작동 메카니즘은 후술된다.

도면부호 25는 체크밸브이다. 상기 체크밸브(25)는 캐미컬하이드라이드가 역류하지 못하게 하는 일반적인 체크밸브이다.

도 2 및 도 3은 상기 도 1에 도시한 수소발생장치의 작동을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.

기본적으로 본 발명에 따른 수소발생장치(51)에서의 제 1공간(A) 또는 제 2공간(B)은 마치 실린더내의 피스톤처럼 그 내부에 캐미컬하이드라이드 또는 반응결과물을 흡인한 후 소정 시간 지난 후 배출하는 동작을 반복한다.

도면을 참조하면, 제 1밸브(19a)를 개방한 상태로 유입관(19)에 캐미컬하이드라이드를 화살표 i방향으로 압입하면 캐미컬하이드라이드는 제 1공간(A)을 서서히 채우며 격벽플레이트(17c)를 화살표 a방향으로 가압 이동시킨다. 격벽플레이트(17c)가 제 2고정플레이트(17e)측으로 이동하고 있지만 격벽플레이트(17c)와 제 1고정플레이트(17d)의 사이에는 자기력에 의한 인력이 계속적으로 작용하고 있다.

상기한 바와같이 제 1,2고정플레이트(17d,17e)는 밀폐콘테이너(13)의 내부에서 고정되어 있으므로 고정되어 있지 않은 격벽플레이트(17c)가 화살표 a방향으로 이동함에 따라 제 1공간(A)의 용적은 증가하고 제 2공간(B)의 용적은 감소하게 된다. 이 때 상기 콘트롤러(57)에 의해 제 2밸브(21a)는 미리 차단되어 있음은 물론이다.

여하튼 상기 제 1공간(A)에 캐미컬하이드라이드가 완전히 채워진 후 콘트롤러(57)를 통해 제 1밸브(19a)를 차단하고 제 2밸브(21a) 및 제 3밸브(23)를 개방하면 격벽플레이트(17c)는 제 1고정플레이트(17d)를 향해 화살표 b방향으로 이동하며 내부에 충진되어 있는 캐미컬하이드라이드를 화살표 c방향으로 배출한다. 상기 제 1밸브(19a)를 차단하면 외부로부터의 캐미컬하이드라이드의 주입이 멈추고 격벽플레이트(17c)가 제 1고정플레이트(17d)측으로 이동한다.

상기 격벽플레이트(17c)의 이동은 늘어나 있던 벨로우즈탱크 주름관의 처음 얼마간의 복원력 및 제 1고정플레이트(17d)와 격벽플레이트(17c)간의 자기력에 의해 가능함은 물론이다. 상기 자기력의 세기를 강하게 할수록 격벽플레이트(17c)가 캐미컬하이드라이드에 제공하는 배출력이 강해짐은 물론이다.

상기 공급관(21)을 통해 배출되는 캐미컬하이드라이드 제 2밸브(21a)와 제 3밸브(23) 및 체크밸브(25)를 차례로 통과하여 마침내 반응챔버(27)에 도달한다.

상기 반응챔버(27)에 도달한 캐미컬하이드라이드는 상기 격벽플레이트(17c)의 계속적인 근접려게 의해 반응챔버(27)를 통과한다. 상기한 바와같이 반응챔버(27)의 내부에는 캐미컬하이드라이드와 화학 반응하여 수소가스를 발생하는 수소생성촉매(27a)가 내장되어 있으므로, 상기 캐미컬하이드라이드는 반응챔버(27)를 통과하는 동안 수소가스와 반응결과물로 변화된 상태로 회수관(29)으로 진입한다.

상기 반응결과물도 액체상태임은 물론이다.

상기 회수관(29)으로 진입한 상기 수소가스와 반응결과물은 기액분리기(55)를 통과하며 수소가스가 반응결과물로부터 분리된다. 상기 기액분리기(55)에 의해 분리된 수소가스는 밀폐콘테이너(13)가 제공하는 제 3공간(C)으로 배출되어 제 3공간(C) 내의 수소가스의 압력을 서서히 상승시킨다. 상기 수소가스의 압력이 상승하여 후술할 수소공급관(15)의 개방압력보다 커지면 수소가스는 필요처로 공급되며 제 3공간(C)의 가스압력은 다시 낮아진다.

상기와 같이 수소가스가 분리된 상태의 반응결과물은 마침내 제 2공간(B)으로 이동하여 제 2공간(B)을 서서히 채운다. 상기 격벽플레이트(17c)는 제 1고정플레이트(17d)측으로 계속 이동하므로 화살표 d방향으로 이동하는 반응결과물은 별다른 어려움 없이 제 2공간(B)을 채운다.

한편, 밀폐콘테이너(13)에는 수소공급관(15)이 구비되어 있다. 상기 수소공급관(15)은 밀폐콘테이너(13)의 내부와 외부를 이어주는 파이프로서 밀폐콘테이너(13)의 내부에 대기하고 있던 수소가스를 외부의 필요처로 공급한다. 상기 수소공급관(15)은 외부의 필요처로 향하는 파이프로서 별도의 온오프 밸브를 적용하지 않고 소정압력의 진입력이 가해질 경우 개방되는 파이프이다. 소정압력 이하의 진입력이 가해질 경우에는 계속 차단된 상태를 유지하여 제 3공간(C)내의 압력이 상승할 때 까지 대기한다.

아울러, 밀폐콘테이너(13)의 내부에는 압력센서(33)가 더 구비되어 있다. 상기 압력센서(33)는 밀폐콘테이너(13) 내부의 수소가스의 압력을 감지하여 그 내용을 콘트롤러(57)에 전달한다.

상기 콘트롤러(57)는 상기 압력센서(33)로부터 전달받되 밀폐콘테이너(13) 내부의 압력이 허용치 이상이 될 경우 상기 제 3밸브(23)를 차단하여 수소발생을 임시 중지시킨다. 압력이 낮아질 경우 상기 제 3밸브(23)를 다시 개방하여 수소발생을 계속함은 물론이다.

상기 콘트롤러(57)는 상기한 바와같이 제 1,2밸브(19a,21a)의 동작도 제어한 다. 즉, 제 1밸브(19a)와 제 2밸브(21a)를 선택적으로 차단 또는 개방하는 것이다.

상기한 수소발생이 계속되는 동안 제 1공간(A)에 공급되어 있던 캐미컬하이드라이드의 잔량이 점차 줄어들어 도 3에 도시한 바와같이 제 1공간(A)이 수축되어 있음을 알 수 있다.

이 상태에서 수소가스 공급을 계속하기 위해서 새로운 캐미컬하이드라이드를 제 1공간(A)에 다시 보충한다. 즉 상기 제 1밸브(19a)를 개방하고 제 2밸브(21a)를 다시 차단한 상태로 밀폐콘테이너(13)의 외부로부터 캐미컬하이드라이드를 새로이 주입하는 것이다.

이와같이 캐미컬하이드라이드를 새로 주입하면 주입력에 의해 격벽플레이트(17c)는 도 2의 화살표 a방향으로 이동하고 상기 제 2공간(B)에 모여 있던 반응결과물은 화살표 e방향을 따라 배액관(31)으로 빠져나가 밀폐콘테이너(13)의 외부로 이동한다.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 수소발생장치(11)의 전체적인 구성을 설명하기 위하여 도시한 구성도이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리키며 그에 관한 반복되는 설명은 생략한다.

도시한 바와같이, 본 실시예에서의 벨로우즈탱크(17)의 제 2공간(B)을 이루는 주름관 벽면은 멤브레인(17f)으로 제작되어 있고 제 1공간(A)을 이루는 주름관 벽면은 상기한 제 1실시예와 마찬가지로 고무로 제작되어 있다.

즉, 상기 격벽플레이트(17c)를 중심으로 제 1고정플레이트(17d)측으로는 고 무가 위치하고 제 2고정플레이트(17e)측으로는 멤브레인이 위치하는 것이다. 상기 멤브레인(17f)과 고무는 각각 격벽플레이트(17c)에 대해 밀폐 결합하여 각자의 공간을 형성하고 있다. 상기 멤브레인(17f)은 공지의 것으로서 기체를 통과시키며 액체는 통과시키지 못하는 물성을 갖는다.

도 5 및 도 6은 상기 도 4에 도시한 수소발생장치의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.

상기한 제 1실시예와 마찬가지로 유입관(19)을 통해 외부로부터 제 1공간(A)의 내부로 공급된 캐미컬하이드라이드는 격벽플레이트(17c)의 화살표 b방향 근접력에 의해 화살표 c방향으로 제 1공간(A)으로부터 빠져나가 반응챔버(27)를 통과한다.

상기 반응챔버(27)내의 수소생성촉매(27a)에 접촉한 캐미컬하이드라이드는 수소가스와 반응결과물로 나뉘어지고 그 상태로 회수관(29)을 타고 일단 제 2공간(B)으로 진입한다. 화살표 d방향을 따라 제 2공간(B)으로 유입하는 수소가스 및 반응결과물은 격벽플레이트(17c)가 제 1고정플레이트(17d)로 이동함에 따라 확장된 제 2공간(B)을 채운다.

한편, 상기 제 2공간(B)을 채운 수소가스 및 반응결과물 중 수소가스는 멤브레인(17f)을 통해 제 2공간(B)으로부터 제 3공간(C)으로 이동한다. 제 3공간(C)으로 이동한 수소가스는 소정압력으로 상승된 후 수소공급관(15)을 통해 외부로 공급된다.

상기 제 2공간(B) 내부에 남겨진 반응결과물은 제 1공간(A)에 새로운 캐미컬 하이드라이드가 주입될 때 화살표 e방향을 따라 배액관(31)으로 진입한 후 외부로 빠져나간다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 수소발생장치는, 상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 수소발생장치는, 밀폐공간을 제공하는 콘테이너의 내부에서 화학작용에 의해 수소가스가 발생하도록 하고 발생한 수소가스를 공급관을 통해 수요처로 공급하는 구성을 가지므로, 수소를 저장하는 콘테이너의 내압성이나 단열성이 요구되지 않아 장치가 가볍고 간단하며, 특히 캐미컬하이드라이드 수용탱크와 반응결과물 수용탱크로서 벨로우즈를 응용하되 양측 공간 용적이 상대적으로 증감되도록 하여 벨로우즈탱크의 크기가 작아 장치를 전체적으로 작게 제작할 수 있어 휴대가 가능하고 그에 따라 예컨대 수소연료 자동차에 탑재하거나 개인 실험실이나 연구실에서 사용할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 외부로부터 밀폐된 내부공간을 제공하는 밀폐콘테이너와;

   상기 밀폐콘테이너의 내부에 설치되는 것으로,

   길이방향으로 신축 가능한 주름관으로서 그 양단부에 제 1,2고정플레이트가 밀폐 고정되고 내부공간은 상기 제 1고정플레이트측으로 상대 근접하도록 지지되는 격벽플레이트에 의해 제 1,2공간으로 구획되어 있는 벨로우즈탱크와;

   상기 벨로우즈탱크의 측부에 위치하며 내부에 수소생성촉매를 갖는 반응챔버와;

   상기 밀폐콘테이너의 외부로부터 캐미컬하이드라이드를 제 1공간으로 유도함으로써 캐미컬하이드라이드가 격벽플레이트를 제 2고정플레이트측으로 밀어 이동시키며 제 1공간에 채워지게 하는 유입관과;

   상기 제 1공간과 반응챔버를 연결하며 상기 격벽플레이트와 고정플레이트가 인력에 의해 상대 근접함에 따라 제 1공간으로부터 배출되는 캐미컬하이드라이드를 반응챔버로 유도하는 공급관과;

   상기 반응챔버와 제 2공간을 연결하며 반응챔버내에서 수소생성촉매와 캐미컬하이드라이드가 반응하여 생성된 수소가스와 반응결과물을 제 2공간측으로 유도하는 회수관과;

   상기 회수관에 설치되어 회수관을 따라 유동하는 수소가스와 반응결과물을 그 내부로 통과시키며 반응결과물로부터 수소가스를 분리하여 밀폐콘테이너의 내부공간으로 배출하는 기액분리기와;

   상기 제 1공간으로 새로운 캐미컬하이드라이드가 공급되는 동안 제 2공간에 유입되었던 반응결과물을 밀폐콘테이너 외부로 유도하여 배출하는 배액관과;

   상기 밀폐콘테이너의 내부와 외부를 연결하며 밀폐콘테이너의 내부공간을 채운 수소가스를 밀폐콘테이너 외부로 내보내는 수소공급관을 포함하고,

   상기 격벽플레이트나 제 1고정플레이트 중 어느 하나는 자석이고 나머지 하나는 상기 자석에 붙는 금속판인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 수소발생장치.
4. 외부로부터 밀폐된 내부공간을 제공하는 밀폐콘테이너와;

   상기 밀폐콘테이너의 내부에 설치되는 것으로,

   길이방향으로 신축 가능한 주름관으로서 그 양단부에 제 1,2고정플레이트가 밀폐 고정되고 내부공간은 상기 제 1고정플레이트측으로 상대 근접하도록 지지되는 격벽플레이트에 의해 제 1,2공간으로 구획되되, 상기 격벽플레이트와 제 2고정플레이트 사이의 제 2공간을 이루는 주면(周面)은 수소가스를 선별 통과시키는 멤브레인으로 이루어진 벨로우즈탱크와;

   상기 벨로우즈탱크의 측부에 위치하며 내부에 수소생성촉매를 갖는 반응챔버와;

   상기 밀폐콘테이너의 외부로부터 캐미컬하이드라이드를 제 1공간으로 유도함으로써 캐미컬하이드라이드가 상기 격벽플레이트를 제2고정플레이트측으로 밀어 이동시키며 제 1공간에 채워지게 하는 유입관과;

   상기 제 1공간과 반응챔버를 연결하며 상기 격벽플레이트와 고정플레이트가 인력에 의해 상대 근접함에 따라 제 1공간으로부터 배출되는 캐미컬하이드라이드를 반응챔버로 유도하는 공급관과;

   상기 반응챔버와 제 2공간을 연결하며 반응챔버내에서 수소생성촉매와 캐미컬하이드라이드가 반응하여 생성된 수소가스와 반응결과물을 제 2공간으로 유도하는 회수관과;

   상기 제 1공간으로 새로운 캐미컬하이드라이드가 공급되는 동안 제 2공간에 유입되어 있던 반응결과물을 밀폐콘테이너 외부로 유도하는 배액관과;

   상기 밀폐콘테이너내의 내부와 외부를 연결하며 밀폐콘테이너의 내부공간을 채운 수소가스를 밀폐콘테이너 외부로 내보내는 수소공급관을 포함하고,

   상기 격벽플레이트나 제 1고정플레이트 중 어느 하나는 자석이고 나머지 하나는 상기 자석에 붙는 금속판인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 수소발생장치.
5. 외부로부터 밀폐된 내부공간을 제공하는 밀폐콘테이너와;

   상기 밀폐콘테이너의 내부에 설치되는 것으로,

   길이방향으로 신축 가능한 주름관으로서 그 양단부에 제 1,2고정플레이트가 밀폐 고정되고 내부공간은 상기 제 1고정플레이트측으로 상대 근접하도록 지지되는 격벽플레이트에 의해 제 1,2공간으로 구획되어 있는 벨로우즈탱크와;

   상기 벨로우즈탱크의 측부에 위치하며 내부에 수소생성촉매를 갖는 반응챔버와;

   상기 밀폐콘테이너의 외부로부터 캐미컬하이드라이드를 제 1공간으로 유도함으로써 캐미컬하이드라이드가 격벽플레이트를 제 2고정플레이트측으로 밀어 이동시키며 제 1공간에 채워지게 하는 유입관과;

   상기 제 1공간과 반응챔버를 연결하며 상기 격벽플레이트와 고정플레이트가 인력에 의해 상대 근접함에 따라 제 1공간으로부터 배출되는 캐미컬하이드라이드를 반응챔버로 유도하는 공급관과;

   상기 반응챔버와 제 2공간을 연결하며 반응챔버내에서 수소생성촉매와 캐미컬하이드라이드가 반응하여 생성된 수소가스와 반응결과물을 제 2공간측으로 유도하는 회수관과;

   상기 회수관에 설치되어 회수관을 따라 유동하는 수소가스와 반응결과물을 그 내부로 통과시키며 반응결과물로부터 수소가스를 분리하여 밀폐콘테이너의 내부공간으로 배출하는 기액분리기와;

   상기 제 1공간으로 새로운 캐미컬하이드라이드가 공급되는 동안 제 2공간에 유입되었던 반응결과물을 밀폐콘테이너 외부로 유도하여 배출하는 배액관과;

   상기 밀폐콘테이너의 내부와 외부를 연결하며 밀폐콘테이너의 내부공간을 채운 수소가스를 밀폐콘테이너 외부로 내보내는 수소공급관을 포함하고,

   상기 격벽플레이트 및 제 1고정플레이트는 상호 다른 극을 가져 서로 당기는 자석판인 것을 특징으로 하는 수소발생장치.
6. 외부로부터 밀폐된 내부공간을 제공하는 밀폐콘테이너와;

   상기 밀폐콘테이너의 내부에 설치되는 것으로,

   길이방향으로 신축 가능한 주름관으로서 그 양단부에 제 1,2고정플레이트가 밀폐 고정되고 내부공간은 상기 제 1고정플레이트측으로 상대 근접하도록 지지되는 격벽플레이트에 의해 제 1,2공간으로 구획되되, 상기 격벽플레이트와 제 2고정플레이트 사이의 제 2공간을 이루는 주면(周面)은 수소가스를 선별 통과시키는 멤브레인으로 이루어진 벨로우즈탱크와;

   상기 벨로우즈탱크의 측부에 위치하며 내부에 수소생성촉매를 갖는 반응챔버와;

   상기 밀폐콘테이너의 외부로부터 캐미컬하이드라이드를 제 1공간으로 유도함으로써 캐미컬하이드라이드가 상기 격벽플레이트를 제2고정플레이트측으로 밀어 이동시키며 제 1공간에 채워지게 하는 유입관과;

   상기 제 1공간과 반응챔버를 연결하며 상기 격벽플레이트와 고정플레이트가 인력에 의해 상대 근접함에 따라 제 1공간으로부터 배출되는 캐미컬하이드라이드를 반응챔버로 유도하는 공급관과;

   상기 반응챔버와 제 2공간을 연결하며 반응챔버내에서 수소생성촉매와 캐미컬하이드라이드가 반응하여 생성된 수소가스와 반응결과물을 제 2공간으로 유도하는 회수관과;

   상기 제 1공간으로 새로운 캐미컬하이드라이드가 공급되는 동안 제 2공간에 유입되어 있던 반응결과물을 밀폐콘테이너 외부로 유도하는 배액관과;

   상기 밀폐콘테이너내의 내부와 외부를 연결하며 밀폐콘테이너의 내부공간을 채운 수소가스를 밀폐콘테이너 외부로 내보내는 수소공급관을 포함하고,

   상기 격벽플레이트 및 제 1고정플레이트는 상호 다른 극을 가져 서로 당기는 자석판인 것을 특징으로 하는 수소발생장치.
7. 제 3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 밀폐콘테이너의 내부공간에는 제어신호를 발생하는 콘트롤러가 더 구비되고,

   상기 유입관에는 상기 콘트롤러에 의해 제어되어 제 1공간으로 유동하는 캐미컬하이드라이드를 차단하는 제 1밸브가 구비되고,

   상기 공급관에는 상기 콘트롤러에 의해 제어되어 제 1공간으로부터 반응챔버로 이동하는 캐미컬하이드라이드를 차단하는 제 2밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 수소발생장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 밀폐콘테이너의 내부에는 밀폐콘테이너 내부를 채우는 수소가스의 압력을 감지하며 감지된 내용을 상기 콘트롤러로 보내는 센서가 더 구비되고,

   상기 공급관의 반응챔버와 제 2밸브의 사이에는 상기 센서로부터 신호를 받은 콘트롤러에 의해 제어되며 반응챔버로 유동하는 캐미컬하이드라이드를 차단하여 수소발생을 임시 중지시키는 차단밸브가 더 설치된 것을 특징으로 하는 수소발생장치.
9. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 캐미컬하이드라이드는 LiBH4, LiH, NaBH4, LiAlH4, MgH2, NaAlH4, CaH2, KH, KBH4, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, KAlH4 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수소발생장치.

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