KR100910078B1 - 연료전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서 챔버 유닛(1), 상기 챔버 유닛(1)과 연결된 애노드 입구(2), 애노드 출구(3), 캐소드 입구(4) 및 캐소드 출구(5)를 포함하는 연료전지가 제공된다. 상기 애노드 입구(2)는 수소용 도관(9) 및 유기 연료용 도관(10)에 의해 수소 소스(11)과 유기 연료 소스(12)에 각각 연결된다. 도관(9) 및 도관(10)은 각각 수소용 밸브(13) 및 유기 연료용 밸브(14)를 구비한다. 출구 밸브(20)는 상기 애노드 출구에 설치된다. 본 연료전지는 수소 연료와 유기 연료에 의해 제공되는 장점들을 조합한다. 상기 연료전지는 높고 낮은 전력 모두에서 작동하는 이중적 요구를 충족시킬 수 있다. 상기 연료전지의 설계는 낮은 제조비용, 간단한 구조 및 용이한 사용성을 도출한다.
연료전지, 수소 기체, 유기 연료
Description
상호 참조(
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Reference
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본 출원은 2004년 12월 30일에 출원된 중국출원번호 제200410104007.4호인 중국특허출원 "연료전지(A Fuel Battery)"를 기초로 우선권을 주장한다. 본 출원은 여기에 참고문헌으로 통합된다.
본 발명은 전지, 특히 연료전지에 관한 것이다.
연료전지는 화학적 에너지는 전기적 에너지로 변환하는 장치이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 종래 사용되는 연료전지는 일반적으로 챔버 유닛(1), 챔버 유닛(1)에 연결된 애노드 입구(anode entrance)(2), 애노드 출구(anode exit)(3), 캐소드 입구(cathode entrance)(4) 및 캐소드 출구(cathode exit)(5)를 포함한다. 애노드 입구(2)는 도관(21)에 의해 연료 소스(fuel source)(22)에 연결된다. 도관(21) 상에는 밸브(26)가 설치된다. 밸브(20)는 애노드 출구(3)에 설치된다. 캐소드 입구(4)는 도관(23)에 의해 산화제 소스(oxidant source)(24)에 연결된다. 챔버 유닛(1)은 애노드(6), 캐소드(7) 및 애노드(6)와 캐소드(7) 사이에 위치하는 양자-교환 막(proton-exchange membrane)(8)을 포함한다.
애노드(6)는 기체 확산 전극이며, 그 지지 물질은 일반적으로 전기전도성 탄 소 섬유(carbon fiber) 또는 탄소 천(carbon fabric)으로 만들어진다. 촉매는 애노드(6)와 양자-교환 막(8) 사이에 위치하여 애노드 전기화학적 반응을 촉진시킨다. 이러한 애노드 촉매는 일반적으로 백금 분말, 백금을 포함하는 합금 분말, 담체에 담지된 백금 또는 담체에 담지된 백금을 포함하는 합금 분말이다. 또한, 상기 백금을 포함하는 합금은 루테늄, 주석, 이리듐, 오스뮴 및 레늄으로 이루어진 군 중 하나 이상을 포함한다. 활성 탄소와 같은 상기 담체는 전기전도성이며 상대적으로 큰 비표면적을 갖는다. 애노드의 외부면 상에는 흑연계 물질 또는 금속 물질로 제조될 수 있는 집전체가 있다.
캐소드(7)도 기체 확산 전극이며, 애노드와 유사한 구조를 갖는다. 다른 점은 캐소드(7)와 양자-교환 막(8) 사이의 촉매가 캐소드 전기화학적 반응을 촉진시킨다는 것이다. 이러한 캐소드 촉매는 일반적으로 백금 분말 또는 담체에 담지된 백금 분말이다. 캐소드의 외부면 상에는 흑연계 물질 또는 금속 물질로 제조될 수 있는 집전체가 있다.
상기 양자-교환 막(8)은 기밀성(air-tight)이지만 방수성(water-tight)은 아닌 반투막이다. 상기 막은 양자들을 전도하고, 폭발을 야기할 수 있는 촉매와 연료의 서로 간의 혼합을 방지한다.
다음의 예들에서, 상기 연료는 메탄올 또는 수소이며, 상기 산화제는 공기 또는 산소이다. 연료는 애노드 입구(2)를 통해 챔버 유닛(1)의 애노드 면으로 유입되고, 애노드(6)를 통과하여 전기화학적 반응을 일으킨다.
연료가 메탄올인 경우에는, 애노드(6)의 전기화학적 반응은 다음과 같다:
CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e (1)
연료가 수소인 경우에는, 애노드(6)의 전기화학적 반응은 다음과 같다:
3H2 → 6H+ + 6e (2)
상기 반응에 의해 발생된 이산화탄소 및 미반응 연료는 애노드 출구(3)를 통해 배출된다.
한편, 캐소드(7)에서는 다음의 전기화학적 반응이 일어난다:
3/2O2 + 6H+ + 6e → 3H2O (3)
개별 전극에서의 상기 전기화학적 반응 1 및 3과, 상기 반응 2 및 3은 각각 다음의 일반적 반응들을 일으킨다:
CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2H2O (4)
3H2 + 3/2O2 → 3H2O (5)
애노드(6) 및 캐소드(7)에서의 상기 반응들은 상기 두 전극들 사이에 전기적 포텐셜 차이를 발생시킨다. 애노드(6)에 의해 발생된 전자들은 집전체 및 애노드의 외부면에 위치한 외부 전도체를 통해 이동하여 캐소드(7)에 의해 포획된다. 애노드(6)에 의해 발생된 양자들은 상기 양자 막(8)을 통해 캐소드(7)로 직접 이동하여, 전류를 발생시킨다.
상기 연료전지의 연료는 메탄올 및 수소 기체일 수 있을 뿐만 아니라 액체 알코올, 액체 에테르 및 액체 유기산으로 이루어진 군 중 하나 이상과 같은 다른 유기 연료일 수 있다. 선택적으로, 상기 유기 연료는 액체 알코올 용액 및 산 유체 용액으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 유기 연료는 메탄올, 에탄올, 포름산(또는 메탄산) 및 에틸에테르로 이루어진 군 또는 메탄올 용액, 에탄올 용액 및 포름산(또는 메탄산) 용액으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
유기 연료를 사용하는 상기 연료전지는 오염의 최소화, 낮은 수준의 소음, 간단한 구조, 운반의 용이성 및 얻기 쉬운 연료원의 다양성과 같은 유리한 점이 있다. 또한, 유기 연료는 액체이므로 연료전지는 높은 비에너지(specific energy)를 갖는다. 저장의 측면에서는, 예를 들면 압축된 용기를 사용할 필요가 없으므로 운반이 용이하다. 한편, 폭발하기 쉬운 가연성 수소 기체와 비교할 때, 유기 연료는 더 안전하다.
유기 연료를 사용하는 연료전지들은 전술한 유리한 점들을 갖고 있지만, 또한 몇몇 단점들도 갖고 있다. 가장 주요한 것은 백금 촉매가 유기 연료에 효율적이지 않다는 것이다. 유기 연료의 산화를 촉진시키는 공정 중에 일산화탄소가 부산물로서 발생된다. 상기 일산화탄소 부산물은 촉매 내에서 백금과 혼합되어 안정한 착화합물을 형성하여 촉매를 피독시킨다. 따라서, 수소 연료를 사용하는 전지와 비교할 때, 유기 연료를 사용하는 전술한 전지는 낮은 밀도의 단위 면적당 전극 전력 출력을 갖는다. 메탄올을 사용하는 상기 전지를 예로 들면, 보고된 자료에 근거하면, 수소를 사용하는 전지의 단위 면적당 전력 출력 밀도는 메탄올을 사용하는 상기 전지의 10배 이상이다. 동일한 전력 출력을 얻기 위해서는 유기 연료를 사용하 는 전지는 수소 기체를 사용하는 전지보다 수 배의 활성 면적을 가져야만 한다. 결과적으로, 촉매 내에 백금과 같은 귀금속의 사용도 역시 수 배 이상이어야만 한다. 따라서, 상기 전지에 유기 연료를 사용하는 경우에는 상기 연료전지의 제조비용이 상당하게 증가한다.
통상적인 전기제품은 전지들로부터 비슷한 전력 요구량을 가지며, 전지들은 일반적으로 순환적 펄스들로 작동된다. 휴대폰을 예로 들면, 장시간의 대기 모드에서 휴대폰은 낮은 전력으로 작동되며 배터리의 전력 출력 요구량도 낮게 유지된다. 하지만 단시간의 전화 통화 동안에는, 상기 휴대폰은 높은 전력으로 작동되며 배터리의 전력 출력 요구량도 높을 것이다. 그러한 두 가지 작동 조건 사이에는 전력 출력 요구량에 있어 대략 10배의 차이가 있다.
연료로서 수소 기체를 사용한다면, 연료전지는 단위면적당 전력 출력이 매우 높은 밀도를 갖는다. 그 이유는 백금을 포함하는 촉매가 수소 기체에 고효율을 갖기 때문이다. 따라서 수소 기체를 사용하는 연료전지는 장시간 대기 및 단시간 전화 통화 동안의 고전력 출력의 둘 다의 이중적 요구를 이론적으로 충족시킬 수 있다. 그러나, 연료로서 수소 기체의 사용의 단점은 폭발하기 쉬운 수소 기체의 높은 가연성에 있다. 지금까지는 수소 기체를 저장하는 이상적인 방법이 없다. 휴대폰의 장시간 대기 시간을 얻기 위해서는 대량의 수소 기체가 운반될 필요가 있으나, 잠재적 안전성 위험을 발생시키고, 전지 사용자의 운송수단 선택을 제한하게 된다.
유기 연료를 사용한다면, 단시간 동안 고전력 출력 요구량을 충족시키기 위해 연료전지는 매우 큰 크기 및 매우 큰 전지 면적을 가져야만 한다. 그것이 연료 전지의 제조비용과 그 크기를 증가시킬 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 운반하기 용이하고, 저렴하며, 낮고 높은 전력 출력 작동 요구들을 충족시키는 연료전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 바람직한 하나의 실시예는 챔버 유닛(1), 챔버 유닛(1)과 연결된 애노드 입구(2), 애노드 출구(3), 캐소드 입구(4) 및 캐소드 출구(5)를 포함하는 연료전지이다. 챔버 유닛(1)은 애노드(6), 캐소드(7) 및 애노드(6)과 캐소드(7) 사이에 위치하는 양자-교환 막(8)을 포함한다. 캐소드 입구(4)는 도관(23)에 의해 산화제 소스(24)와 연결된다. 애노드 입구(2)는 도관(9) 및 도관(10)에 의해 수소 소스(hydrogen source)(11) 및 유기 연료 소스(organic fuel source)(12)와 각각 연결된다. 도관(9) 및 도관(10)은 각각 밸브(13) 및 밸브(14)와 함께 설치된다. 출구 밸브(20)는 애노드 출구에 설치된다.
본 발명의 연료전지의 바람직한 실시예는 수소 기체 연료를 사용하는 연료전지의 유리한 점들과 유기 연료를 사용하는 연료전지의 유리한 점들을 조합한다. 상기 연료전지가 장시간 동안 낮은 전력 출력으로 작동될 필요가 있는 경우에는 상기 연료전지에 공급하기 위해 유기 연료가 사용된다. 단기간에 높은 전력 출력이 요구되는 경우에는 상기 전지는 유기 연료 공급을 중단하고 수소 기체 연료로 전환한다. 일시적인 고전력 출력이 종료된 경우에는 상기 전지는 다시 유기 연료 공급으로 전환한다. 이 기술은 유기 연료 전지의 낮은 비전력밀도(specific power density) 및 피독되기 쉬운 촉매 성향을 포함하는 문제들을 효과적으로 해결한다. 이는 낮은 밀도 효율, 촉매 피독 및 연료전지의 큰 크기와 전지 면적 요구의 단점들을 피한다. 그리고 또한 이는 수소 기체의 필수적인 대량 운반, 발화와 폭발 위험 및 운송의 불편함을 포함하는 수소 연료 전지의 단점들도 피한다. 대량의 수소 기체의 운반 없이, 작은 크기와 전지 면적으로 본 발명에서 제공되는 상기 전지는 높고 낮은 전력 출력으로 작동하는 이중적 요구를 충족시킬 수 있다. 본 발명에 따른 상기 전지는 종래에 사용되는 전지들에 비해 추가의 연료원을 거의 갖지 않으므로, 그 제조 비용이 낮다. 추가적으로, 상기 전지는 간단한 구조를 가지며 사용하기에 용이하다.
바람직한
실시예들의
상세한 설명
본 출원의 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 하나의 실시예는 챔버 유닛(1), 챔버 유닛(1)과 연결된 애노드 입구(2), 애노드 출구(3), 캐소드 입구(4) 및 캐소드 출구(5)를 포함하는 전지를 제공한다. 챔버 유닛(1)은 애노드(6), 캐소드(7) 및 애노드(6)와 캐소드(7) 사이에 위치한 양자-교환 막(8)을 포함한다. 캐소드 입구(4)는 도관(23)에 의해 산화제 소스(24)와 연결된다. 상기 애노드 입구(2)는 수소용 도관(9) 및 유기 연료용 도관(10)에 의해 수소 소스(hydrogen source)(11) 및 유기 연료 소스(organic fuel source)(12)와 각각 연결된다. 도관(9) 및 도관(10)은 각각 수소용 밸브(13) 및 유기 연료용 밸브(14)와 함께 구비된다. 출구 밸브(20)는 애노드 출구에 설치된다.
상기 수소 소스(11)는 수소 기체 저장 장치 또는 수소 기체를 발생시키는 물질들을 포함하는 장치와 같이 수소 기체를 공급하는 어떤 장치일 수 있다. 그러한 장치는 압축된 수소 기체 또는 수소 기체를 발생시키는 물질들을 저장하는 연료 탱크와 같이 종래 사용되는 소스들로부터 선택될 수 있다. 상기 수소 기체 발생 물질들은 수소 기체를 저장하고 있는 수소 저장 금속, 수소 저장 화합물 및 수소 저장 화합물을 포함하는 용액을 포함한다.
상기 수소 저장 금속의 유형들은 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있다. 상기 수소 저장 금속은, 예를 들면 수소 기체를 흡수할 수 있고 상기 과정을 역으로 하여 그 저장된 수소 기체를 제거할 수 있다. 예를 들면, CN159793C는 이차 전지에서 캐소드에 사용되는 수소 저장 금속의 하나 이상의 유형들, 특히 TiFe 합금, LaNi5 합금 및 Mg2Ni 합금으로 이루어진 군 중 하나 이상을 개시하고 있다.
상기 수소 저장 화합물들, 예를 들면 NaBH4 및/또는 KBH4는 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있다. US5948558 및 US6468694는 상기 수소 저장 화합물에 대해 상세하게 개시했다.
본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 근거하여, 상기 수소 소스(11)는 압축된 수소 기체를 저장한 연료 탱크이다. 선택적으로, 상기 바람직한 연료 탱크는 TiFe 합금, LaNi5 합금, Mg2Ni 합금, NaBH4 수성 용액 및 수계(water-based) NaKH4 용액을 포함하는 수소-흡수 화합물들의 하나 이상의 유형들을 포함한다. 밸브(13)가 열리면, TiFe 합금, LaNi5 합금, Mg2Ni 합금, NaBH4 수성 용액 및 NaKH4 수성 용액을 포함하는, 수소 기체를 흡수한 전술한 화합물들 중 하나 이상은 수소 기체를 제거하여 상기 수소를 방출할 수 있다. TiFe 합금, LaNi5 합금, Mg2Ni 합금, NaBH4 수성 용액 및 NaKH4 수성 용액을 포함하는 상기 수소 저장 화합물들 또는 수소 기체를 포함하는 상기 연료 탱크를 위한 물질은 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있다. 그러한 물질은 예를 들면, 스테인레스 스틸, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 포세린(porcelain)일 수 있다.
유기 연료 소스(12)는 유기 연료를 공급하는 어떤 장치, 예를 들면 유기 연료를 저장한 연료 탱크일 수 있다. 상기 유기 연료를 저장한 상기 연료 탱크를 위한 물질은 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있다. 그러한 물질은 예를 들면, 스테인레스 스틸, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 포세린(porcelain)일 수 있다.
상기 유기 연료는 유기 연료 또는 유기 연료 용액의 다양한 유형들 중 하나 이상으로부터 선택된다. 상기 유기 연료는 예를 들면, 액체 알코올, 액체 에테르 및 액체 유기산으로 이루어진 군 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 선택적으로, 상기 연료는 액체 알코올 용액 및 산 유체 용액으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 선택은 메탄올, 에탄올, 포름산(또는 메탄산) 및 에틸에테르로 이루어진 군 중 하나 이상이다. 선택적으로, 바람직한 선택은 메탄올 용액, 에탄올 용액 및 포름산(또는 메탄산) 용액으로 이루어진 군 중 하나 이상일 수 있다.
상기 유기 연료를 공급하기 위한 구동력(driving force)은 압력차 방식에 의해 또는 펌핑(pumping)에 의해 도입될 수 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 근거하여, 펌프(15)가 상기 밸브(14)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 설치된다. 펌프(15)는 상기 연료가 상기 전지에 유입되는 압력을 제공한다. 상기 펌프는 수동으로 작동되거나, 종래 사용되는 자동 장치에 의해 조절될 수 있다.
밸브(13)는 수소 기체 흐름을 조절하는 어떤 밸브일 수 있다. 그러한 밸브들은 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있다. 예를 들면, 상기 밸브는 바늘형(needle type) 또는 구형(ball type)일 수 있다. 밸브(14)는 상기 액체 유기 연료 흐름을 조절하는 어떤 밸브일 수 있다. 그러한 밸브들의 유형들은 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있으며, 예를 들면 바늘형(needle type) 또는 구형(ball type)이다. 밸브(20)는 액체 또는 공기 흐름을 조절하는 어떤 밸브일 수 있다. 그러한 밸브들의 유형들은 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있으며, 예를 들면 바늘형(needle type) 또는 구형(ball type)이다. 밸브들(13, 14 및 20)은 수동으로 작동되거나, 종래 사용되는 자동 장치에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 밸브들(13, 14 및 20) 중 어떤 것은 전자기적 밸브일 수 있다. 상기 전자기적 밸브는 상기 연료전지의 작동을 조절하는 장치의 지시에 근거하여 개폐된다. 상기 전지가 고전력 출력으로 작동될 필요가 있는 경우에는 상기 전기 장치의 스위치가 "켜짐(on)"으로 전환되고, 밸브(13)가 자동적으로 열리며, 동시에 밸브들(14 및 20)은 자동적으로 닫힌다. 반대로, 상기 전지가 낮은 전력으로 작동될 필요가 있는 경우에는, 상기 전기 장치의 스위치가 "꺼짐(off)"으로 전환되고, 밸브들(14 및 20)은 자동적으로 열리며, 동시에 밸브(13)는 자동적으로 닫힌다.
본 발명에 따른 전지에 있어서, 챔버 유닛(1)은 종래 사용되는 어떤 챔버 유닛(또한 이른바 전기 발생 유닛)일 수 있다. 그러한 챔버 유닛은 애노드(6), 캐소드(7) 및 애노드(6)와 캐소드(7) 사이에 위치한 양자-교환 막(8)을 포함한다.
애노드(6)는 전기전도성 탄소 섬유(carbon fiber) 또는 탄소 천(carbon fabric)인 지지 물질이 구비된 기체 확산 전극이다. 촉매는 애노드(6)와 양자-교환 막(8) 사이에 위치하여 애노드에서의 반응을 촉진시킨다. 그러한 애노드 촉매는 일반적으로 백금 분말, 백금을 포함하는 합금 분말, 담체에 담지된 백금 또는 담체에 담지된 백금을 포함하는 합금 분말이다. 상기 합금은 루테늄, 주석, 이리듐, 오스뮴 및 레늄으로 이루어진 군 중 하나 이상 및 백금을 포함한다. 활성 탄소와 같은 상기 담체는 전기전도성이며 상대적으로 큰 비표면적을 갖는다. 애노드의 외부면 상에는 흑연계 물질 또는 금속 물질로 제조될 수 있는 집전체가 있다. 상기 금속 물질은 강철(steel), 구리, 티타늄 및 은을 포함하는 금속, 또는 이들의 합금 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
또한, 캐소드(7)도 상기 애노드와 유사한 구조를 구비한 기체 확산 전극이다. 다른 점은 캐소드(7)와 양자-교환 막(8) 사이의 촉매가 캐소드에서 전기화학적 반응을 촉진시킨다는 것이다. 그러한 촉매는 일반적으로 백금 분말 또는 담체에 담지된 백금 분말이다. 캐소드의 외부면 상에도 또한 흑연계 물질 또는 금속 물질로 제조될 수 있는 집전체가 있다. 상기 금속 물질은 강철(steel), 구리, 티타늄 및 은을 포함하는 금속, 또는 이들의 합금 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
양자-교환 막(8)은 기밀성(air-tight)이지만 방수성(water-tight)은 아닌 어떤 반투막이다. 그러한 막은 일반적으로 알려진 나피온 막 또는 US5795496 및 US20030129467에 기재된 양자-교환 막일 수 있다.
본 발명에 근거한 전지에 있어서, 상기 연료전지가 장시간 동안 낮은 전력으로 작동될 필요가 있는 경우에, 밸브(14) 및 밸브(20)는 열린다(펌프(15)가 포함되는 경우에는, 동시에 펌프(15)가 켜진다). 밸브(13)이 닫히고, 상기 연료전지에 알코올계 연료가 공급된다. 상기 연료전지가 단시간 동안 높은 전력으로 작동될 필요가 있는 경우에, 밸브(14) 및 밸브(20)은 닫힌다(펌프(15)가 포함되는 경우에는, 동시에 펌프(15)가 꺼진다). 밸브(13)이 열리고, 상기 연료전지에 수소 연료가 공급된다. 일시적 고전력 출력이 종료된 경우에는, 밸브(14) 및 밸브(20)은 열린다(펌프(15)가 포함되는 경우에는, 동시에 펌프(15)가 켜진다). 밸브(13)가 닫히고, 상기 연료전지에 유기 연료가 공급된다.
본 발명에 근거한 전지에 있어서, 상기 캐소드 입구로 유입되는 상기 산화제는 산소 또는 공기일 수 있다. 비용을 고려하면, 공기가 바람직하다. 상기 전지에 공기를 공급하는 구동력은, 예를 들면 공기 압축기(air compressor)를 사용하여, 공기 압력차 방식으로 도입될 수 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 물 리소스 및 어떤 미반응 연료의 추가적 사용을 위해, 본 발명의 바람직한 하나의 실시예는 출구 도관(16)을 통해 애노드 출구(3)와 연결된 순환기(recycler)(17)를 포함한다. 또한 상기 순환기(17)는 반환(return) 도관(18)을 통해 상기 도관(10)에 연결된다. 순환기 출구(19)는 상기 순환기(17) 상에 위치한다. 그러므로, 상기 애노드 반응의 산출물은 상기 출구 도관(16)을 통해 순환기(17)로 유입되며, 이산화탄소는 상기 순환기 출구(19)를 통해 배출된다. 물 및 어떤 미반응 유기 연료는 도관(18)을 통해 도관(10)으로 순환하여, 상기 유기 연료 소스(12)로부터의 상기 유기 연료와 혼합되고 반응의 다른 사이클에서 다시 사용된다.
챔버 유닛(1)은 일군의 전극들을 포함할 수 있으며, 각 전극은 애노드(6), 캐소드(7) 및 애노드(6)와 캐소드(7) 사이에 위치한 양자-교환 막(8)을 포함한다. 그러한 전지는 단일 전극 전지(singular electrode battery)라 한다. 상기 챔버 유닛의 상기 단일 전극은 조합된 동일한 단일 전극 그룹들(또는 전지 그룹)의 직렬 회로로 대체될 수 있다. 상기 단일 전극 그룹들의 수는 상기 전지 전력 출력의 양에 따라 결정될 수 있다. 상기 단일 전극 그룹들의 수는 2~500, 바람직하게는 2~100 사이가 될 수 있다. 도 5는 단일 전극들의 4개 그룹이 있는 전지의 도면을 제공한다. 전지 그룹을 그룹화하고 연결하는 기술은 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 일반적으로 알려져 있다.
본 발명의 전지는 휴대폰, PDA 및 랩탑(laptop) 컴퓨터와 같이 장시간 동안의 낮은 전력 출력과 단시간 동안의 높은 전력 출력을 요구하는 전기 제품들의 다양한 유형들의 전력 소스가 될 수 있다.
도 1은 종래 사용되는 전지의 구조의 개략도이다;
도 2~5는 본 발명에 따른 연료전지의 구조의 개략도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 근거한 전지의 전압과 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다;
도 7은 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 근거한 전지의 전력 출력과 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다;
도 8은 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 근거한 전지의 전류와 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다; 그리고
도 9는 본 발명의 하나의 예시적 실시예에 근거한 전지의 전압과 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
다음의 예시적 실시예들에서 본 발명을 더 설명한다.
실시예
1
전지가 도 2에 나타나 있다.
도 2에서, 산화제(24)는 공기 압축기이며, 도관(23)은 지름이 3mm인 실리콘(silicone) 도관이다.
상기 전지의 활성 면적은 6㎠이다. 애노드(6)의 지지 물질은 탄소 섬유이다. 애노드(6)의 촉매는 J-M사에서 제공되는 탄소에 담지된 백금-루테늄 촉매이다. 상기 촉매에서, 백금은 20중량%이고,루테늄은 10중량%이다. 백금과 루테늄의 밀도는 4㎎/㎤이다. 애노드(6)의 외부면 상의 집전체는 흑연계 물질로 제조된다.
캐소드(7)의 외부면 상의 집전체는 흑연계 물질로 제조되며 지지 물질은 탄 소 섬유이다. 캐소드(7)의 촉매는 J-M사의 탄소에 담지된 백금 촉매 제품이다. 촉매에서, 백금은 40중량%이다. 백금의 밀도는 1㎎/㎤이다(활성 면적은 이하와 동일하다). 양자-교환 막(8)은 듀폰(DuPont)사의 나피온115(Nafion115)이다.
도관(9) 및 도관(10)은 지름이 3mm인 실리콘 도관들이다. 수소 소스(11)는 NaBH4 수성 용액을 포함하는 연료 탱크이다. 상기 수소 연료 탱크는 15mm×15mm×20mm의 크기를 갖는 스테인레스 스틸로 제조된 직사각형 입방체이다. 유기 연료 탱크(12)는 2mol/L의 수계 메탄올 용액을 포함한다. 상기 유기 연료 탱크는 실린더 형태이며, 내부 지름은 15mm이고 길이는 20mm이며, 실리콘(silicone) 플라스틱으로 제조된다. 밸브들(13, 14 및 20)은 바늘형이다. 연료로서 수소가 사용되는 경우, 밸브(13)은 열리고 밸브들(14 및 20)은 닫힌다. 연료 소스가 유기 연료로 전환되면, 밸브(13)는 닫히고 밸브들(14 및 20)은 열린다.
실시예
2
도 3에 나타난 바와 같이 전지가 구비된다.
도 3에서, 산화제(24)는 공기 압축기이며, 도관(23)은 지름이 3mm인 실리콘 도관이다.
도 3에서, 상기 전지의 활성 면적은 20㎠이다. 애노드(6)의 외부면 상의 집전체는 스테인레스 스틸로 제조된다. 애노드(6)의 지지 물질은 탄소 천이다. 상기 애노드의 촉매는 J-M사의 탄소에 담지된 백금-루테늄 촉매 제품이다. 상기 촉매에 서, 백금은 30중량%이고,루테늄은 15중량%이다. 백금과 루테늄의 밀도는 3㎎/㎤이다. 양자-교환 막(8)은 듀폰사의 나피온117(Nafion117)이다.
캐소드(7)의 지지 물질은 탄소 천이다. 캐소드(7)의 촉매는 J-M사의 탄소에 담지된 백금 촉매 제품이다. 촉매에서, 백금은 20중량%이다. 백금의 밀도는 1㎎/㎤이다. 상기 캐소드의 외부면 상의 집전체는 스테인레스 스틸로 제조된다.
도관(9) 및 도관(10)은 지름이 4mm인 실리콘 도관들이다. 수소 소스(11)는 압축된 수소 기체를 포함하는 연료 탱크이다. 상기 수소 연료 탱크는 스테인레스 스틸로 제조되며, 내부 지름이 20mm이고 길이가 20mm인 실린더 형태를 갖는다. 유기 연료 탱크(12)는 3mol/L의 수계 에탄올 용액을 포함한다. 상기 유기 연료 탱크는 내부 지름은 15mm이고 길이는 20mm인 실린더 형태이다. 상기 유기 연료 탱크는 실리콘 플라스틱으로 제조된다. 밸브들(13, 14 및 20)은 구형이다. 펌프(15)는 시중에서 구입할 수 있는 소형 연동 펌프(miniature vermiculation pump)이다. 상기 펌프는 100mL/min의 최대 흐름 속도를 갖는다.
상기 수소 소스가 연료로서 사용되는 경우, 밸브(13)은 열리고 밸브들(14 및 20)은 닫히며, 펌프(20)가 꺼진다. 전지가 유기 연료로 전환되는 경우, 밸브(13)는 닫히고 밸브들(14 및 20)은 열리며, 펌프(15)가 켜진다.
실시예
3
도 4에 나타난 바와 같이 전지가 구비된다.
도 4에서, 산화제(24)는 공기 압축기이며, 도관(23)은 지름이 3mm인 실리콘 도관이다.
도 4에서, 상기 전지의 활성 면적은 50㎠이다. 애노드(6)의 외부면 상의 집전체는 티타늄으로 제조된다. 애노드(6)의 지지 물질은 탄소 천이다. 애노드(6)의 촉매는 J-M사에서 제공되는 탄소에 담지된 백금-루테늄 촉매 제품이다. 상기 촉매에서, 백금은 30중량%이고,루테늄은 30중량%이다. 백금과 루테늄의 밀도는 4㎎/㎤이다. 양자-교환 막(8)은 듀폰사의 나피온117(Nafion117)이다.
캐소드(7)의 지지 물질은 탄소 섬유 페이퍼이다. 캐소드(7)의 촉매는 J-M사의 탄소에 담지된 백금 촉매 제품이다. 촉매에서, 백금은 40중량%이다. 백금의 밀도는 1㎎/㎤이다. 캐소드(7)의 외부면 상의 집전체는 티타늄으로 제조된다.
도관(9) 및 도관(10)은 지름이 4mm인 실리콘 도관들이다. 수소 소스(11)는 수소-흡수 TiFe 합금을 포함하는 연료 탱크이다. 상기 수소 연료 탱크는 스테인레스 스틸로 제조되며 내부 지름이 20mm이고 길이가 20mm인 실린더 형태이다. 유기 연료 탱크(12)는 3mol/L의 수계 메탄산 용액을 포함한다. 상기 유기 연료 탱크는 실린더 형태이며, 내부 지름은 15mm이고 길이는 20mm이다. 상기 유기 연료 탱크는 실리콘 플라스틱으로 제조된다. 밸브들(13, 14 및 20)은 전자기적 유형으로 전류의 강도(strength)에 의해 조절된다. 펌프(15)는 시중에서 구입할 수 있는 소형 연동 펌프(miniature vermiculation pump)이다. 상기 펌프는 100mL/min의 최대 흐름 속도를 갖는다. 상기 펌프는 전류의 강도에 의해 켜짐(on) 및 꺼짐(off)으로 전환된다. 순환기(17)는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 직사각형 입방체이다. 도관들(16 및 18)은 지름 3mm의 실리콘 도관들이다.
연료로서 수소 소스가 사용되는 경우, 밸브(13)은 열리고 밸브들(14 및 20)은 닫히며, 펌프(15)가 꺼진다. 전지가 유기 연료로 전환되는 경우, 밸브(13)는 자동적으로 닫히고 밸브들(14 및 20)은 열리며, 펌프(15)가 켜진다.
실시예
4
도 5에 나타난 바와 같이 전지가 구비된다.
도 5에서, 산화제 소스(24)는 공기 압축기이며, 도관(23)은 지름이 5mm인 실리콘 도관이다.
챔버 유닛(1)은 조합된 단일 전극들의 4개의 그룹들의 직렬 회로를 포함하며, 각 단일 전극은 애노드(6), 캐소드(7) 및 애노드(6)와 캐소드(7) 사이에 위치한 양자-교환 막(8)을 포함한다. 상기 애노드, 캐소드 및 양자-교환 막은 실시예 1에서와 동일하다.
도관(9) 및 도관(10)은 지름이 5mm인 실리콘 도관들이다. 수소 소스(11)는 압축된 수소를 포함하는 연료 탱크이다. 상기 수소 연료 탱크는 스테인레스 스틸로 제조되며 내부 지름이 25mm이고 길이가 40mm인 실린더 형태이다. 유기 연료 탱크(12)는 2mol/L의 수계 메탄올 용액을 포함한다. 상기 유기 연료 탱크는 지름이 20mm이고 길이가 20mmm인 실린터 형태이다. 유기 연료 탱크(12)는 실리콘 플라스틱으로 제조된다. 밸브들(13, 14 및 20)은 전자기적 유형으로 전류의 강도(strength)에 의해 조절된다. 펌프(15)는 시중에서 구입할 수 있는 소형 연동 펌프(miniature vermiculation pump)이다. 상기 펌프는 전류의 강도에 의해 켜짐(on) 및 꺼짐(off) 으로 전환된다. 상기 펌프는 100mL/min의 최대 흐름 속도를 갖는다. 순환기(17)는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 10mm×10mm×25mm의 크기를 갖는 직사각형 입방체이다. 도관들(16 및 18)은 지름 5mm의 실리콘 도관들이다.
연료로서 수소 소스가 사용되는 경우, 밸브(13)은 열리고 밸브들(14 및 20)은 닫히며, 펌프(15)가 꺼진다. 전지가 유기 연료로 전환되는 경우, 밸브(13)는 닫히고 밸브들(14 및 20)은 열리며, 펌프(15)가 켜진다.
예시적
실시예
5
실시예 1에 따라 제조된 전지가 다음과 같이 작동한다: 밸브(13)를 열고(반면에 밸브들(14 및 20)은 닫혀 있다), 상기 전지는 수소 연료 소스를 사용한다. 또한, 산화제 소스(24)(공기 압축기)를 사용하여, 공기가 전지의 캐소드로 유도된다. 상기 공기 압축기의 최대 공기 흐름은 10L/min이며, 출구에서의 상대적 압력은 2×104Pa이다. 전기화학적 반응 동안 공기의 화학양론은 2.5이다. 상기 연료전지의 전기를 방전하기 위해 전기적 부하를 적용한다. 상기 연료전지의 전력 출력은 고정(constant) 전류 출력으로 맞추고, 상기 전류 출력들(낮은 및 높은 전력 출력에서의)은 각각 30mA/㎠ 및 150mA/㎠로 맞춘다. 상기 전류가 30mA/㎠인 경우에는, 상기 전지는 유기 연료 소스(12)를 사용한다. 상기 전류가 150mA/㎠인 경우에는, 상기 전지는 수소 연료 소스(11)를 사용한다.
또한, 실제 전기 제품들의 작동 조건, 예를 들면 각 사이클마다 장시간 동안 낮은 전력으로 대기상태 및 단시간 동안 높은 전력 요구를 실험하기 위해, 30mA/㎠ 및 150mA/㎠에 대해 방전 시간을 각각 6분 및 3분으로 맞춘다. 각 사이클의 종료시에, 새로운 사이클이 다시 시작된다. 밸브들(13, 14 및 20)의 개폐는 상기 사이클들과 동기화된다. 전류 출력이 30mA/㎠인 경우에, 밸브(13)은 닫히고, 밸브들(14 및 20)은 열린다. 전류 출력이 150mA/㎠인 경우에, 밸브(13)은 열리고, 밸브들(14 및 20)은 닫힌다. 각 사이클의 종료시에, 새로운 사이클이 다시 시작된다. 연료전지가 작동되는 동안에, 전류 및 전압의 데이터가 30초마다 기록된다. 얻어진 데이터가 도 6 및 도 7에 나타나 있다.
예시적
실시예
6
예시적 실시예 4에 따라 제조된 전지가 다음과 같이 작동한다: 산화제 소스(24)(공기 압축기)를 사용하여, 공기가 전지의 캐소드로 유도된다. 상기 공기 압축기의 최대 공기 흐름은 20L/min이며, 출구에서의 상대적 압력은 2×104Pa이다. 전기화학적 반응 동안 공기의 화학양론은 2.5이다. 상기 연료전지의 전기를 방전하기 위해 전기적 부하를 적용한다. 상기 연료전지의 전력 출력은 고정(constant) 전류 출력으로 맞추고, 상기 전류 출력들(낮은 및 높은 전력 출력에서의)은 각각 2.4W 및 24W로 맞춘다. 상기 전류가 2.4W인 경우에는, 상기 전지는 유기 연료를 사용한다. 상기 전류가 24W인 경우에는, 상기 전지는 수소 연료를 사용한다.
또한, 실제 전기 제품들의 작동 조건, 예를 들면 각 사이클마다 장시간 동안 낮은 전력으로 대기상태 및 단시간 동안 높은 전력 요구를 실험하기 위해, 2.4W 및 24W에 대해 방전 시간을 각각 6분 및 3분으로 맞춘다. 각 사이클의 종료시에, 새로 운 사이클이 다시 시작된다. 밸브들(13, 14 및 20)의 개폐 및 펌프(15)의 켜짐과 꺼짐은 상기 사이클들과 동기화된다. 전류 출력이 2.4W인 경우에, 밸브(13)은 닫히고, 밸브들(14 및 20)은 열린다. 그리고 펌프(15)는 켜진다. 전류 출력이 24W인 경우에, 밸브(13)은 열리고, 밸브들(14 및 20)은 닫힌다. 그리고 펌프(15)는 꺼진다. 각 사이클의 종료시에, 새로운 사이클이 다시 시작된다. 연료전지가 작동되는 동안에, 전류 및 전압의 데이터가 30초마다 기록된다. 얻어진 데이터가 도 8 및 도 9에 나타나 있다.
도 6~9에 근거하여, 수소 기체가 연료로서 사용되는 경우, 전지는 상대적으로 높은 전력으로 작동할 수 있다. 상기 연료전지가 수소 기체에서 유기 연료로 전환하는 경우, 전지의 전력 출력은 점차적으로 감소한다. 3분 후에, 전력 출력은 점차적으로 안정화된다. 그 후 상기 전지는 상대적으로 낮은 전력으로 작동한다. 상기 연료 소스가 유기 연료에서 수소 기체로 다시 전환하면, 상기 연료전지의 전력 출력은 점차적으로 증가하여 전지의 전력 출력은 다시 최대화된다.
이런 종류의 현상은 유기 연료의 산화를 촉진하는 공정 동안에 촉매의 피독때문이다. 수소 기체와 유기 연료의 전환 때문에, 애노드의 촉매는 세척되고, 피독되고, 다시 세척되는 사이클에 일정하게 따른다. 그러한 공정은 상기 전지의 전력 출력에 대한 요구를 만족시킬 뿐만 아니라 상기 연료전지의 전력 출력을 증가시키고, 상기 전지의 수명을 향상시킨다.
실시예 4에 따라 제조된 전지를 예로 들면, 24W의 전력 출력을 갖는 전지용으로, 만약 연료로서 단지 메탄올 용액을 사용한다면, 상기 연료전지 그룹은 각각 50㎠의 활성 면적을 갖는 40개의 셀(cell)들의 직렬회로를 사용해야만 한다. 이는 본 발명의 전지의 10배이며, 증가된 활성 면적은 촉매 및 막과 같은 고가의 물질들을 더 많이 요구할 것이다. 실제적으로, 단시간 동안의 피크 전력 출력 동안에는 수소 기체를 매우 소량 사용한다. 따라서, 유사한 전력 출력을 얻을 수 있는 종래 사용가능한 연료전지들과 비교하면, 본 발명의 전지는 크기 상으로 증가하지 않는다. 실시예 4 및 6에서, 수소 기체의 소스는 단지 20mm의 지름 및 20mm의 길이를 갖는 실린더이다. 이는 50㎠의 활성 면적을 갖는 36개의 추가적 셀들보다 상당히 작은 것이다. 또한, 본 발명의 전지는 고가의 금속 및 막들에 대한 비용을 줄이고, 높은 전력 출력을 얻을 수 있다. 연료로서 단지 수소 기체만을 사용하는 전지들과 비교하는 경우에, 본 발명의 전지는 상당히 적은 수소 기체를 운반할 수 있고, 따라서 안전성 위험들을 최소화하고, 전지의 운반에 있어 사용자들에게 편리함을 제공한다.
어떤 바람직한 실시예들을 참조로 본 발명을 설명하는 동안, 본 발명은 그러한 특정 실시예들에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명이 이하의 청구항들에 의해 반영된 바와 같이 그 가장 넓은 의미로 이해되고 해석되는 것이 발명자의 주장이다. 따라서, 이러한 청구항들은 여기에 기재된 상기 바람직한 실시예들과 당분야에서 통상적 기술을 가진 자에게 명백한 모든 다른 추가적인 선택사항들 및 수정사항들을 통합하는 것으로 이해되어야 한다.
유사한 전력 출력을 얻을 수 있는 종래 사용가능한 연료전지들과 비교하면, 본 발명의 전지는 크기 상으로 증가하지 않는다. 또한, 본 발명의 전지는 고가의 금속 및 막들에 대한 비용을 줄이고, 높은 전력 출력을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 전지는 상당히 적은 수소 기체를 운반할 수 있고, 따라서 안전성 위험들을 최소화하고, 전지의 운반에 있어 사용자들에게 편리함을 제공한다.
Claims (24)
- 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치한 양자-교환 막을 포함하는 챔버 유닛;상기 챔버 유닛과 연결된 애노드 입구;상기 챔버 유닛과 연결된 애노드 출구;산화제 소스 및 상기 챔버 유닛과 연결된 캐소드 입구;상기 챔버 유닛과 연결된 캐소드 출구;수소용 밸브가 구비된 도관에 의해 상기 애노드 입구와 연결된 수소 소스;유기 연료용 밸브가 구비된 도관에 의해 상기 애노드 입구와 연결된 유기 연료 소스; 및상기 애노드 출구와 연결된 출구 밸브를 포함하며,전기 제품이 대기 모드에서 작동하는 경우에는 상기 유기 연료용 밸브가 열리고 상기 수소용 밸브는 닫혀서 연료전지에 유기 연료가 공급되며, 전기 제품이 대기 모드와는 다른 모드에서 작동하는 경우에는 상기 수소용 밸브가 열리고 상기 유기 연료용 밸브는 닫혀서 상기 연료전지에 수소가 공급되는, 전기 제품에 전력을 공급하기 위한 연료전지.
- 제1항에 있어서,상기 수소 소스는 수소 기체 또는 수소 기체 발생 물질들의 저장 장치인 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제2항에 있어서,상기 수소 기체 발생 물질들은 수소 저장 금속들, 수소 저장 화합물 또는 수 소 저장 화합물을 포함하는 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제3항에 있어서,상기 수소 저장 금속은 TiFe 합금, LaNi5 합금 및 Mg2Ni 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제3항에 있어서,상기 수소 저장 화합물은 NaBH4, 또는 KBH4, 또는 NaBH4 및 KBH4의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제1항에 있어서,상기 유기 연료 소스는 유기 연료를 포함하는 연료 탱크인 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제1항에 있어서,상기 유기 연료는 액체 알코올, 액체 에테르 및 액체 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 액체 알코올의 수성 용액 및 액체 산의 수성 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제7항에 있어서,상기 유기 연료는 메탄올, 에탄올, 포름산 및 에틸에테르로 이루어진 군에서 선택되거나, 수성 메탄올 용액, 수성 에탄올 용액 및 수성 메탄산 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제1항에 있어서,상기 유기 연료용 밸브의 앞쪽 또는 뒷쪽에 펌프가 더 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제1항 또는 제9항에 있어서,출구 도관에 의해 애노드 출구에 연결되고, 반환 도관에 의해 유기 연료용 도관에 연결되고, 순환기 출구를 갖는 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제1항에 있어서,애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 양자-교환 막을 상기 챔버 내에 포함하는 단일 전극이, 직렬로 연결된 전극들의 다중 그룹들을 포함하며, 각 그룹은 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 양자-교환 막을 포함하는 전극 어셈블리에 의해 치환되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 제11항에 있어서,상기 단일 전극 그룹들의 수는 2~100인 것을 특징으로 하는 연료전지.
- 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치한 양자-교환 막을 포함하는 챔버 유닛;상기 챔버 유닛과 연결된 애노드 입구;상기 챔버 유닛과 연결된 애노드 출구;산화제 소스 및 상기 챔버 유닛과 연결된 캐소드 입구;상기 챔버 유닛과 연결된 캐소드 출구;수소용 밸브가 구비된 도관에 의해 상기 애노드 입구와 연결된 수소 소스;유기 연료용 밸브가 구비된 도관에 의해 상기 애노드 입구와 연결된 유기 연료 소스; 및상기 애노드 출구와 연결된 출구 밸브를 포함하며, 전기 제품이 대기 모드에서 작동하는 경우에는 상기 유기 연료용 밸브가 열리고 상기 수소용 밸브는 닫혀서 상기 연료전지에 유기 연료가 공급되며, 전기 제품이 대기 모드와는 다른 모드에서 작동하는 경우에는 상기 수소용 밸브가 열리고 상기 유기 연료용 밸브는 닫혀서 상기 연료전지에 수소가 공급되는 연료전지를 사용하는 것을 특징으로 하는, 전기 제품으로의 전력 공급 방법.
- 제13항에 있어서,상기 수소 소스는 수소 기체 또는 수소 기체 발생 물질들의 저장 장치인 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제14항에 있어서,상기 수소 기체 발생 물질들은 수소 저장 금속들, 수소 저장 화합물 또는 수소 저장 화합물을 포함하는 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제15항에 있어서,상기 수소 저장 금속은 TiFe 합금, LaNi5 합금 및 Mg2Ni 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제15항에 있어서,상기 수소 저장 화합물은 NaBH4, 또는 KBH4, 또는 NaBH4 및 KBH4의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제13항에 있어서,상기 유기 연료 소스는 유기 연료를 포함하는 연료 탱크인 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제13항에 있어서,상기 유기 연료는 액체 알코올, 액체 에테르 및 액체 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 액체 알코올의 수성 용액 및 액체 산의 수성 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제19항에 있어서,상기 유기 연료는 메탄올, 에탄올, 포름산 및 에틸에테르로 이루어진 군에서 선택되거나, 수성 메탄올 용액, 수성 에탄올 용액 및 수성 메탄산 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제13항에 있어서,상기 유기 연료용 밸브의 앞쪽 또는 뒷쪽에 펌프가 더 설치된 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제13항 또는 제21항에 있어서,출구 도관에 의해 애노드 출구에 연결되고, 반환 도관에 의해 유기 연료용 도관에 연결되고, 순환기 출구를 갖는 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제13항에 있어서,애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 양자-교환 막을 상기 챔버 내에 포함하는 단일 전극이, 직렬로 연결된 전극들의 다중 그룹들을 포함하며, 각 그룹은 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 양자-교환 막을 포함하는 전극 어셈블리에 의해 치환되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
- 제13항에 있어서,상기 단일 전극 그룹들의 수는 2~100인 것을 특징으로 하는 전력 공급 방법.
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Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070151983A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-05 | Nimesh Patel | Fuel cartridge with a flexible bladder for storing and delivering a vaporizable liquid fuel stream to a fuel cell system |
| FR2938978B1 (fr) * | 2008-11-26 | 2010-12-10 | St Microelectronics Tours Sas | Dispositif et procede controle de l'humidification d'une pile a combustible |
| KR20110103206A (ko) * | 2010-03-12 | 2011-09-20 | 삼성전자주식회사 | 프로톤 전도성 금속산화물을 포함하는 촉매 조성물, 이를 이용한 전극을 채용한 연료전지 |
| ITMI20110478A1 (it) * | 2011-03-25 | 2012-09-26 | Accuma Spa | Coperchio per batterie elettrolitiche con degasaggio centralizzato. |
| KR101374048B1 (ko) | 2012-06-14 | 2014-03-13 | 한국과학기술연구원 | 유체 펌핑 장치, 이를 이용하는 연료전지 장치 및 연료 가스 재순환 방법 |
| TW201403936A (zh) * | 2012-07-13 | 2014-01-16 | shi-hang Zhou | 多倍力燃料電池 |
| CN108417862B (zh) * | 2018-01-03 | 2024-03-12 | 南京工业大学 | 一种自储氢质子交换膜燃料电池单元、电池组件以及运行方法 |
| CN115939450B (zh) * | 2022-12-20 | 2024-04-12 | 河南科技大学 | 一种铝-铁氰化钾节能电池循环装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012317A1 (en) * | 1994-10-18 | 1996-04-25 | University Of Southern California | Organic fuel cell, and methods of operation thereof and manufacture of electrode therefor |
| KR20020092694A (ko) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | 한국에너지기술연구원 | 고분자 전해질 연료전지용 바이폴라 플레이트 |
| JP2003246601A (ja) * | 2002-02-27 | 2003-09-02 | Nippei Toyama Corp | 水素ガス発生用の反応器 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05294601A (ja) * | 1992-04-13 | 1993-11-09 | Toshiba Corp | メタノール切替型燃料電池発電装置 |
| US5599638A (en) * | 1993-10-12 | 1997-02-04 | California Institute Of Technology | Aqueous liquid feed organic fuel cell using solid polymer electrolyte membrane |
| JP3432892B2 (ja) * | 1994-06-08 | 2003-08-04 | 日本碍子株式会社 | 改質ガスのｃｏ除去方法 |
| US5795496A (en) * | 1995-11-22 | 1998-08-18 | California Institute Of Technology | Polymer material for electrolytic membranes in fuel cells |
| US6074453A (en) * | 1996-10-30 | 2000-06-13 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Ultrafine hydrogen storage powders |
| US5948558A (en) * | 1997-03-27 | 1999-09-07 | National Patent Development Corporation | High energy density boride batteries |
| US6468694B1 (en) * | 1997-03-27 | 2002-10-22 | Millennium Cell, Inc. | High energy density boride batteries |
| AU1902099A (en) * | 1997-11-25 | 1999-06-15 | California Institute Of Technology | Improved hspes membrane electrode assembly |
| JP2001217000A (ja) | 1999-02-26 | 2001-08-10 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池 |
| JP3643719B2 (ja) * | 1999-03-01 | 2005-04-27 | 三洋電機株式会社 | 固体高分子型燃料電池 |
| CA2371521A1 (en) * | 1999-04-26 | 2000-11-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Operating concept for direct methanol fuel cells |
| DE19945715A1 (de) * | 1999-09-23 | 2001-04-05 | Emitec Emissionstechnologie | Direkt-Methanol-Brennstoffzellenanlage und Betriebsverfahren dazu |
| EP1178554A3 (en) * | 2000-08-03 | 2003-06-25 | Seijirau Suda | Liquid fuel cell |
| US20030031911A1 (en) * | 2001-04-13 | 2003-02-13 | Rosalyn Ritts | Biocompatible membranes and fuel cells produced therewith |
| US6686081B2 (en) * | 2001-05-15 | 2004-02-03 | Mti Microfuel Cells, Inc. | Methods and apparatuses for a pressure driven fuel cell system |
| US6861167B2 (en) * | 2001-07-25 | 2005-03-01 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell resuscitation method and apparatus |
| WO2003044887A2 (en) * | 2001-11-20 | 2003-05-30 | Celltech Power, Inc. | An electrochemical system and methods for control thereof |
| JP3737751B2 (ja) | 2001-12-20 | 2006-01-25 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池、それに用いる高分子電解質及びイオン交換性樹脂 |
| JP3748417B2 (ja) * | 2002-03-29 | 2006-02-22 | 株式会社東芝 | 直接型液体燃料燃料電池発電装置およびその制御方法 |
| CA2424725A1 (en) * | 2002-04-08 | 2003-10-08 | David D. Rendina | Renewable, energetic, nanodimensional dispersion |
| US6818334B2 (en) * | 2002-06-06 | 2004-11-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Accelerated hydrogen generation through reactive mixing of two or more fluids |
| JP3748434B2 (ja) * | 2002-06-12 | 2006-02-22 | 株式会社東芝 | 直接型メタノール燃料電池システム及び燃料カートリッジ |
| US7105245B2 (en) * | 2002-07-03 | 2006-09-12 | Neah Power Systems, Inc. | Fluid cell system reactant supply and effluent storage cartridges |
| JP2004178889A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN1751407A (zh) * | 2002-12-02 | 2006-03-22 | 唐纳森公司 | 氢燃料电池的各种过滤元件 |
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| WO1996012317A1 (en) * | 1994-10-18 | 1996-04-25 | University Of Southern California | Organic fuel cell, and methods of operation thereof and manufacture of electrode therefor |
| KR20020092694A (ko) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | 한국에너지기술연구원 | 고분자 전해질 연료전지용 바이폴라 플레이트 |
| JP2003246601A (ja) * | 2002-02-27 | 2003-09-02 | Nippei Toyama Corp | 水素ガス発生用の反応器 |
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