KR20240164691A - 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박 내 배치된 연료전지 운용 시 발생되는 열을 설비에 공급하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템에 관한 것으로, 애노드에 공급된 수소와 캐소드에 공급된 산소가 반응하여 전력, 환원수, 및 열이 생산되는 연료전지, 상기 연료전지와 유체가 열교환하고, 유체를 사용처의 열원으로 공급하는 제1물탱크를 포함하고, 상기 제1물탱크는 상기 연료전지의 환원수를 공급받아 유체로 활용하는 것을 특징으로 한다. 연료전지로부터 열원을 얻은 제1물탱크는 조수기, 평형수처리장치, 공기조화장치, 액체가열기 및 히터 시스템에 열에너지를 공급하여 기존의 수격 현상의 문제점을 해결하는 장점이 있다.
Description
본 발명은 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템에 관한 것으로, 더 자세하게는 선박 내 배치된 연료전지 운용 시 발생되는 열을 설비에 공급하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템에 관한 것이다.
선박에는 생활 및 운전에 필요한 다수의 설비 시스템이 포함된다. 예를 들어 온수를 생산하는 온수공급장치, 공기의 온도 및 습도를 제어하는 공기조화장치, 청수를 생산하는 조수기, 히터시스템, 및 선박평형수 처리 시스템 등이 포함된다.
그러나 전기 히터를 이용한 온수공급장치는 오랜 사용에 따라 전열상태가 좋지 못하여 전기 히터 전체를 교환해야 하며, 보일러 스팀을 사용한 경우에는 수격현상에 의해 파이프 파공이 발생하거나 밸브 플랜지 가스켓에서 스팀이 누설되는 등의 문제가 발생한다. 또한, 공기조화장치는 보일러 스팀을 활용하므로 위와 동일한 수격현상이 발생하는 문제가 있으며, 보일러 스팀을 사용한 가습의 경우, 부식 방지를 위한 화학약품이 포함되어 있어 선원들의 건강에 위해가 될 수 있다.
조수기는 주 추진기관인 메인 엔진의 냉각수를 해수의 증발 열원으로 사용하여 청수를 생산한다. 이로 인해 주 추진기관이 정지하거나 출력이 높지 않은 경우, 냉각수의 온도가 높지 않아 조수기의 성능이 저하된다. 기존의 히터 시스템은 보일러의 스팀을 활용하였으나, 연료유 내 황함유량 규제에 의해 선박에서 사용되는 연료의 점도가 낮아짐에 따라 보일러 스팀의 사용처가 감소된다.
또한, 선박평형수 처리 시스템 중 일부 타입은 기온이 낮을 때의 정상적인 운전을 위해 발전기 냉각수 등과 같은 열유체에 의해 열교환이 진행되어야 한다. 하지만 가까운 미래에 발전기 엔진이 연료전지로 대체가 되면 발전기 냉각수를 열교환을 위한 열 유체로 사용할 수 없다. 위와 같이 보일러 스팀의 사용에 대한 문제 및 전력 에너지 시스템 교체로 인한 열공급 유체 부재를 해결하기 위한 열 공급 시스템이 요구된다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 선박 내에서 보일러 스팀의 활용에 대한 문제점을 해결하기 위해 선박용 연료전지에서 발생되는 폐열을 활용한 열 공급 시스템을 제시한다.
또한, 전력 에너지 시스템 교체로 인한 열공급 유체 부재를 해결하기 위해 선박용 연료전지에서 발생되는 폐열을 활용한 열 공급 시스템을 제시한다.
본 발명은 애노드에 공급된 수소와 캐소드에 공급된 산소가 반응하여 전력, 환원수, 및 열이 생산되는 연료전지, 내부에 유체가 유동하고 상기 연료전지와 열교환하는 열교환라인 및 상기 연료전지의 환원수를 공급받는 제1물공급라인을 포함하는 제1물탱크, 및 상기 제1물탱크로부터 열원을 공급받는 사용처를 포함하고, 상기 제1물탱크는 상기 연료전지의 환원수를 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1물탱크는 상기 연료전지로부터 지속적으로 환원수를 공급받는 제1물공급라인 및 제1물탱크의 유체를 배출하는 제1물배출라인을 포함한다.
또한, 상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 해수의 증발 열원을 얻어 청수를 생산하는 조수기를 포함한다.
또한, 상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 열원을 공급받아 유입되는 공기의 온도를 제어하고, 상기 제1물탱크의 유체가 분사되는 물분사부를 포함하는 공기조화장치를 포함한다.
또한, 상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 화학처리에 요구되는 반응열을 공급받아 선박의 발전기 엔진이 정지된 상태 또는 평형수의 온도가 낮은 상태에서 정상 작동하는 평형수처리장치를 포함한다.
또한, 상기 제1물탱크는 상기 연료전지로부터 전기를 공급받는 제1전기히터로부터 열을 공급받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 열원을 공급받아 선박 내에 온수를 공급하는 액체가열기를 포함한다.
또한, 상기 사용처는 오일과 열교환되는 발열장치를 포함하고, 상기 제1물탱크로부터 열을 공급받는 제2물탱크와 열교환하여 열원을 얻는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료전지의 잔여 수소를 공급받아 연소시키고, 배기가스가 배출되는 연소가스배출라인을 포함하는 연소실, 및 연소가스배출라인 상에 배치되고 연소가스로부터 열원을 공급받아 상기 제1물탱크와 열교환하는 제2열교환기를 더 포함한다.
또한, 상기 연소실의 배기가스로부터 동력을 얻어 내부로 외기를 공급하는 과급기, 상기 과급기와 연료전지를 연결하는 제2외기공급라인, 상기 제2외기공급라인에 배치되고 외기와 열교환하는 제1열교환기, 및 상기 제1열교환기로부터 열원을 공급받는 제3물탱크를 더 포함하고, 상기 제1물탱크는 상기 제3물탱크로부터 가열된 유체를 공급받는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 연료전지에서 발생하는 폐열을 온수공급장치, 공기조화장치의 열원으로 활용하여 기존의 수격 현상의 문제점을 해결한다.
또한, 공기조화장치는 보일러 스팀을 활용한 가습 대신 폐열 시스템의 열교환수를 가습제로 활용하여 선원의 건강에 위해되는 것을 방지한다.
또한, 주 추진기관의 운전 및 출력 여부에 관계없이 전기를 생산하는 연료전지를 사용하여 해수로부터 청수 생산이 가능하다.
도 1은 본 발명의 구성도이다.
도 2는 제1물탱크와 사용처가 연결된 구성도이다.
도 3은 제2물탱크와 발열장치가 연결된 구성도이다.
도 4는 제1물탱크와 공기조화장치가 연결된 구성도이다.
도 5는 연료전지에 수소 및 산소를 공급하는 구성도이다.
도 6은 외기 및 배기가스의 열을 제1물탱크에 공급하는 구성도이다
도 2는 제1물탱크와 사용처가 연결된 구성도이다.
도 3은 제2물탱크와 발열장치가 연결된 구성도이다.
도 4는 제1물탱크와 공기조화장치가 연결된 구성도이다.
도 5는 연료전지에 수소 및 산소를 공급하는 구성도이다.
도 6은 외기 및 배기가스의 열을 제1물탱크에 공급하는 구성도이다
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
본 발명은 암모니아로부터 수소를 얻어 연료전지에 공급한다. 암모니아는 화학식 상 탄소원자를 가지고 있지 않은 미래 청정 연료인 장점이 있어 바람직한 실시예로 암모니아를 기본 에너지원으로 채택한다. 이때, 본 발명은 암모니아를 통해 수소를 얻는 것으로 한정하지 않으며, 암모니아 이외의 물질을 활용하여 수소를 얻을 수 있다
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 구성도이다. 도 1을 참고하면, 애노드에 공급된 수소와 캐소드에 공급된 산소가 반응하여 전력, 환원수, 및 열이 생산되는 연료전지(100), 상기 연료전지(100)와 유체가 열교환하며, 유체를 사용처의 열원으로 공급하는 제1물탱크(200)를 포함하고, 상기 제1물탱크(200)는 상기 연료전지(100)의 환원수를 공급받아 유체로 활용하는 것을 특징으로 한다.
암모니아가 저장된 가스탱크(110)는 개질기(120)와 연소실(130)로 암모니아를 공급한다. 연소실(130)에서는 암모니아와 공기 및 수소가 함께 점화되어 열을 발생시키며, 발생된 열은 개질기(120)로 전달된다. 개질기(120) 내에서는 열과 암모니아 그리고 촉매 반응을 통해 수소를 추출한다. 추출된 수소는 연료전지(100)의 애노드로 공급된다.
도면과 같이 본 발명은 촉매를 사용하는 방법을 일예로 설명하도록 하며, 촉매를 사용하는 방법으로 한정하지 않는다. 암모니아에서 수소를 추출하는 방법은 산화제를 사용하는 방법, 촉매를 사용하는 방법, 전해질을 사용하는 방법 등의 여러 가지 방법이 있으며, 변형되어 본 발명에 적용될 수 있다.
연료전지(100)는 애노드에 수소가 공급되고 캐소드에 산소가 포함된 외기가 공급된다. 연료전지(100) 내에서 수소와 산소가 반응하여 전기가 생성되고, 반응하지 않은 잔여 수소는 연소실(130)로 공급된다. 연료전지(100)에서는 수소와 산소 반응에 의해 전기, 환원수(H2O), 및 열이 발생한다. 발생된 전기는 선박의 전기장치에 공급된다. 발생된 열은 제1물탱크(200)로 수집되고, 사용처에 분배된다. 이때, 연료전지(100)에서 발생된 환원수는 제1물탱크(200)의 유체로 활용된다.
제1물탱크(200)는 연료전지(100)로부터 열에너지를 공급받으며, 각 사용처의 열원으로 활용된다. 사용처는 조수기(210), 평형수처리장치(220), 공기조화장치(230), 발열장치(240), 및 액체가열기(250) 등을 포함한다.
조수기(210)는 연료전지(100)의 폐열을 열원으로 해수를 청수로 변환시키며, 평형수처리장치(220)는 연료전지(100)의 폐열을 열원으로 평형수의 온도를 일정한 온도로 유지시킨다. 공기조화장치(230)는 연료전지(100)의 폐열을 열원으로 실내의 온습도를 조절하며, 발열장치(240)는 연료전지(100)의 폐열을 열원으로 오일을 히팅하는데 이용되며, 발열장치를 통해 연료유나 윤활유가 적절한 점도를 가지게 된다.
이때, 연료전지(100)의 폐열 에너지가 부족한 경우, 제1물탱크(200)는 제1전기히터(204)로부터 열에너지를 공급받는다.
액체가열기(250)는 제1물탱크로부터 열원을 공급받아 선박 내에서 사용되는 온수 생성한다. 또한, 제1물탱크에서 배출되는 유체를 공급받아 온수로 활용될 수 있다.
도 2는 제1물탱크와 사용처가 연결된 구성도이다. 도 2를 참고하면, 연료전지(100)는 운전을 통해 전기, 물, 및 열이 발생한다. 연료전지(100)는 제1물탱크(200)와 연결되고, 유체가 유동되는 열교환라인(201)을 통해 냉각되며, 열은 제1물탱크(200)로 이동된다. 이때, 연료전지(100) 내에서 반응에 의해 발생된 환원수는 제1물공급라인(102)을 통해 제1물탱크(200)로 공급되어 유체로 이용된다. 제1물탱크(200)의 유체는 연료전지(100)의 폐열을 통해 열에너지를 공급받는다. 또한, 제1물탱크(200)는 제1전기히터를 통해 열에너지를 더 공급받을 수 있으며, 제1전기히터는 연료전지(100)의 전력공급라인(101)을 통해 전기를 공급받는다.
제1물탱크(200)는 제1물공급라인(102)을 통해 연료전지(100)로부터 유체를 지속적으로 공급받으며, 물 저장량을 초과 할 경우, 제1물배출라인(202)을 통해 배출한다. 배출된 유체는 처리되어 외부로 배출되거나, 유체가 필요한 구성으로 공급된다.
제1물탱크(200)는 조수기(210), 평형수처리장치(220), 공기조화장치(230), 발열장치(240), 및 액체가열기(250) 등과 연결되어 열원을 공급한다.
조수기(210)는 저압증발시스템을 이용하여 해수를 청수로 전환한다.
평형수 처리 시스템(BWMS, Ballast Water Management System)은 선박에서 사용되는 해양 환경 보호 시스템이다. 선박은 항로 이동 중 다양한 용도로 평형수를 적재하여 사용한다. 이 평형수는 선박이 다시 해안에 접근할 때 배출된다. 그러나 이 때 배출되는 물은 다양한 해양 생물이 포함되어 있어서 수입한 해양 생물종의 침입과 야생 동물들에게 영향을 미칠 수 있어 주로 화학처리와 생물학적 처리 방법이 사용된다.
화학처리 방법은 산화력, 염화력, 촉매분해 등을 사용하여 평형수에서 생물종을 제거하거나 죽이는 기술이다. 본 발명의 평형수처리장치(220)는 제1물탱크(200)로부터 열원을 공급받아 평형수의 온도를 일정한 온도로 유지시킨다. 이를 통해 기온이 낮은 경우에도 정상 작동하는 장점이 있다.
도 3은 제2물탱크와 발열장치가 연결된 구성도이다. 도 3을 참고하면, 발열장치(240)는 제1물탱크의 유체를 열원으로 사용한다. 이때, 발열장치(240)와 제1물탱크 사이에 제2물탱크(241)가 배치되어 간접적으로 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다. 제1물탱크(200)는 제2물탱크(241)와 열교환하며, 제2물탱크(241)는 발열장치(240)와 열교환한다.
다른 장치와 달리 발열장치(240)에서 사용되는 유체는 오일과 열교환하기 때문에 발열장치(240)에 파공이 생길시, 제1물탱크(200)의 유체에 오일이 유입될 수 있으므로, 오일을 사용하는 발열장치(240)는 제2물탱크(241)를 거쳐 열원을 전달받는다. 이를 통해 발열장치(240)가 파공이 발생되더라도 제2물탱크(241)에만 오일이 유입되어 제1물탱크(200)를 보다 쉽고 안전하게 관리할 수 있는 장점이 있다.
제2물탱크(241)는 제2물공급라인(243)으로부터 물을 공급받으며, 내부에 물이 많은 경우, 제2물배출라인(244)으로 물을 배출한다. 제2물공급라인(243)은 제1물탱크(200)의 제1물배출라인(202)과 연결되어 물을 공급받을 수 있으며, 조수기(210)로부터 물을 공급받을 수 있다. 제2물탱크(241)에서 배출되는 물은 외부로 버려지거나 다른 구성으로 전달 될 수 있다.
제2물탱크(241)는 제1물탱크(200)로부터 공급받는 열이 부족한 경우, 제2전기히터(242)로부터 추가 열원을 공급받는다. 도 2를 잠시 참고하면, 제1물탱크(200)는 제1전기히터를 통해 부족한 열원을 얻고 있으나, 발열장치(240)는 다른 구성들에 비해 높은 온도가 요구되고, 제2물탱크(241)를 거쳐 전달됨으로 열손실이 발생되어 제2전기히터(242)를 통해 추가 열에너지를 공급받는 특징이 있다.
도 4는 제1물탱크와 공기조화장치가 연결된 구성도이다. 도 4를 참고하면, 공기조화장치(230)에는 유입된 공기와 열교환하여 가열된 공기를 배출한다. 공기조화장치(230)는 제1물탱크(200)로부터 열원을 공급받으며, 유입된 공기가 통과하는 과정에서 열교환을 통해 요구되는 온도의 공기가 배출된다.
또한, 제1물탱크(200)는 공기조화장치(230)와 연결되고, 유체가 배출되는 노즐이 형성된 물분사부(203)를 포함한다. 공기조화장치(230)는 물분사부(203)로부터 제1물탱크(200)의 유체를 공급받으며, 공기조화장치(230)를 통과하는 공기에 유체를 분사하여 습도를 조절하는 특징을 갖는다. 공기조화장치(230)로 공급되는 유체는 연료전지(100)의 환원수와 조수기(210)의 청수를 활용한 것으로 실내 오염 및 건강에 해가 없는 장점이 있다.
도 5는 연료전지에 수소 및 산소를 공급하는 구성도이다. 도 5를 참고하면, 연료전지(100)는 수소와 공기를 공급받아 전기를 생산하고, 반응 시 발생된 열과 환원수를 제1물탱크(200)에 공급한다. 연료전지(100)에 수소가 공급되는 방법 및 산소가 공급되는 방법을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명의 연료전지(100)는 암모니아로부터 수소를 얻는다. 가스탱크(110)에는 암모니아가 저장된다. 가스탱크(110)의 암모니아는 개질기(120)와 연소실(130)로 전달된다. 연소실(130)에서는 암모니아와 수소, 공기가 혼합되어 연소되며, 연소에 의해 발생된 연소열을 개질기(120)로 공급한다. 개질기(120)에서는 공급받은 암모니아와 개질기(120)의 연소열을 이용하여 촉매반응이 이루어진다. 즉, 연소열을 촉매반응에 필요한 열로 활용한다. 촉매반응을 통해 암모니아로부터 수소를 얻는다. 생성된 수소는 연료전지(100)로 공급되고, 연료전지(100)로 공급되고 남은 수소와 연료전지(100)에서 반응하지 않고 배출된 수소는 연소실(130)로 공급된다. 연소실(130)로 공급된 수소는 다시 연소열을 발생시킨다.
연소실(130)에서는 연소에 필요한 산소가 요구되고, 연료전지(100)에서는 수소와 반응하기 위한 산소가 요구된다. 본 발명은 연소실(130)에서 발생되는 배기가스를 활용하여 외기를 공급하는 과급기(140)를 운전하는 특징이 있다.
과급기는 고온고압의 배기가스에 의해 터빈이 회전하여 동력을 얻고, 얻은 동력을 통해 외기를 내부로 공급한다. 외기는 산소가 요구되는 연소실(130)과 연료전지(100)로 공급된다. 자세한 외기유입에 대해 후술하도록 한다.
도 6은 외기 및 배기가스의 열을 제1물탱크에 공급하는 구성도이다. 도 6을 참고하면, 본 발명은 연소실(130)에서 발생되는 폐열과 외기의 열에너지를 활용하는 특징을 갖는다.
연소실(130)은 가스탱크로부터 암모니아를 공급받고, 개질기에서 발생된 수소를 공급받아 고온 고압의 배기가스가 발생된다. 연소실(130)에서 발생되는 배기가스는 과급기(140)를 통과하여 외부로 배출되며, 과급기는 고온 고압의 배기가스로부터 동력을 얻어 외기를 내부로 유입시킨다.
과급기(140)는 외기유입라인(141)을 통해 외기가 유입된다. 외기는 제1외기공급라인(142)을 통해 연소실(130)로 공급되고, 제2외기공급라인(143)을 통해 연료전지(100)로 공급된다. 이때, 외기는 산소를 포함하고 있으며, 산소는 연소실(130)에서 암모니아 및 수소의 연소에 활용되며, 연료전지(100)에서는 수소와 반응하여 전기를 생산한다.
본 발명의 제1물탱크는 연소실의 배기가스와 과급기에 의해 유입된 외기로부터 열원을 얻는 것을 특징으로 한다. 과급기(140)를 통과한 배기가스는 외부로 배출되되, 배기가스는 고온의 열을 가지고 있어 제2열교환기와 열교환 후 외부로 배출된다. 제2열교환기는 배기가스로부터 열원을 얻어 제1물탱크로 전달한다.
과급기에 의해 유입된 외기는 제2외기공급라인을 통해 연료전지로 공급되되, 외기는 제2외기공급라인(143) 상에 배치된 제1열교환기(150)를 통과한다. 외기로부터 열원을 얻은 제1열교환기(150)는 제3물탱크(151)로 열에너지로 전달된다.
제3물탱크(151)는 제1열교환기로부터 열원을 얻어 물이 가열된다. 제3물탱크(151)의 가열된 물은 제1물탱크(200)로 공급되어 유체로 활용된다. 제3물탱크는 예를 들어 조수기, 연료전지 등으로부터 물을 공급받는다. 외기는 연료전지, 배기가스, 액체가열기와 비교하였을 때, 높은 온도의 열원으로 활용하기 어려우나 냉수를 상온의 온도로 1차적으로 가열하여 활용도를 높일 수 있다.
이때, 과급기에 의해 유입된 외기는 일정온도를 가지고 있으며, 제3물탱크의 물 온도보다 낮은 것으로 가정한다.
제2외기공급라인(143)에 제1열교환기(150)를 배치하여 외기를 열원으로 제1물탱크(200)에 열에너지를 공급한다.
과급기(140)를 통과한 배기가스는 연소가스배출라인(144)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 연소가스배출라인(144) 상에 제2열교환기(160)가 배치되어 배기가스의 남은 열에너지를 활용한다. 제2열교환기(160)는 제1물탱크(200)의 유체와 배기가스를 열교환시켜 제1물탱크(200)로 열에너지를 공급한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 연료전지
101 : 전력공급라인 102 : 제1물공급라인
110 : 가스탱크 120 : 개질기
130 : 연소실
140 : 과급기
141 : 외기유입라인 142 : 제1외기공급라인
143 : 제2외기공급라인 144 : 연소가스배출라인
150 : 제1열교환기 151 : 제3물탱크
160 : 제2열교환기
200 : 제1물탱크
201 : 열교환라인 202 : 제1물배출라인
203 : 물분사부 204 : 제1전기히터
210 : 조수기 220 : 평형수처리장치
230 : 공기조화장치
240 : 발열장치
241 : 제2물탱크 242 : 제2전기히터
243 : 제2물공급라인 244 : 제2물배출라인
250 : 액체가열기
101 : 전력공급라인 102 : 제1물공급라인
110 : 가스탱크 120 : 개질기
130 : 연소실
140 : 과급기
141 : 외기유입라인 142 : 제1외기공급라인
143 : 제2외기공급라인 144 : 연소가스배출라인
150 : 제1열교환기 151 : 제3물탱크
160 : 제2열교환기
200 : 제1물탱크
201 : 열교환라인 202 : 제1물배출라인
203 : 물분사부 204 : 제1전기히터
210 : 조수기 220 : 평형수처리장치
230 : 공기조화장치
240 : 발열장치
241 : 제2물탱크 242 : 제2전기히터
243 : 제2물공급라인 244 : 제2물배출라인
250 : 액체가열기
Claims (10)
- 애노드에 공급된 수소와 캐소드에 공급된 산소가 반응하여 전력, 환원수, 및 열이 생산되는 연료전지,
내부에 유체가 유동하고 상기 연료전지와 열교환하는 열교환라인 및 상기 연료전지의 환원수를 공급받는 제1물공급라인을 포함하는 제1물탱크, 및
상기 제1물탱크로부터 열원을 공급받는 사용처를 포함하고,
상기 제1물탱크는 상기 연료전지의 환원수를 저장하는 것을 특징으로 하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1물탱크는 상기 연료전지로부터 지속적으로 환원수를 공급받는 제1물공급라인 및 제1물탱크의 유체를 배출하는 제1물배출라인을 포함하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 해수의 증발 열원을 얻어 청수를 생산하는 조수기를 포함하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 열원을 공급받아 유입되는 공기의 온도를 제어하고, 상기 제1물탱크의 유체가 분사되는 물분사부를 포함하는 공기조화장치를 포함하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 화학처리에 요구되는 반응열을 공급받아 선박의 발전기 엔진이 정지된 상태 또는 평형수의 온도가 낮은 상태에서 정상 작동하는 평형수처리장치를 포함하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1물탱크는 상기 연료전지로부터 전기를 공급받는 제1전기히터로부터 열을 공급받는 것을 특징으로 하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 사용처는 상기 제1물탱크로부터 열원을 공급받아 선박 내에 온수를 공급하는 액체가열기를 포함하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 사용처는 오일과 열교환되는 발열장치를 포함하고, 상기 제1물탱크로부터 열을 공급받는 제2물탱크와 열교환하여 열원을 얻는 것을 특징으로 하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 연료전지의 잔여 수소를 공급받아 연소시키고, 배기가스가 배출되는 연소가스배출라인을 포함하는 연소실, 및
연소가스배출라인 상에 배치되고 연소가스로부터 열원을 공급받아 상기 제1물탱크와 열교환하는 제2열교환기를 더 포함하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 연소실의 배기가스로부터 동력을 얻어 내부로 외기를 공급하는 과급기,
상기 과급기와 연료전지를 연결하는 제2외기공급라인,
상기 제2외기공급라인에 배치되고 외기와 열교환하는 제1열교환기, 및
상기 제1열교환기로부터 열원을 공급받는 제3물탱크를 더 포함하고,
상기 제1물탱크는 상기 제3물탱크로부터 가열된 유체를 공급받는 것을 특징으로 하는 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템.
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| KR1020230061621A KR20240164691A (ko) | 2023-05-12 | 2023-05-12 | 선박용 연료전지의 폐열을 활용한 열 공급 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20230512 |
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| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20230512 Comment text: Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20250216 Patent event code: PE09021S01D |