Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102474344B1 - Humidification device having structure for decreasing hydrogen concentration of fuel cell - Google Patents

Humidification device having structure for decreasing hydrogen concentration of fuel cell Download PDF

Info

Publication number
KR102474344B1
KR102474344B1 KR1020160167764A KR20160167764A KR102474344B1 KR 102474344 B1 KR102474344 B1 KR 102474344B1 KR 1020160167764 A KR1020160167764 A KR 1020160167764A KR 20160167764 A KR20160167764 A KR 20160167764A KR 102474344 B1 KR102474344 B1 KR 102474344B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
exhaust air
humidifier
hydrogen concentration
hydrogen
Prior art date
Application number
KR1020160167764A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180066664A (en
Inventor
구진우
Original Assignee
현대자동차 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차 주식회사 filed Critical 현대자동차 주식회사
Priority to KR1020160167764A priority Critical patent/KR102474344B1/en
Publication of KR20180066664A publication Critical patent/KR20180066664A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102474344B1 publication Critical patent/KR102474344B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126Humidifying
    • H01M8/04149Humidifying by diffusion, e.g. making use of membranes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126Humidifying
    • H01M8/04141Humidifying by water containing exhaust gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04791Concentration; Density
    • H01M8/04805Concentration; Density of fuel cell exhausts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기가 개시된다. 개시된 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기는, ⅰ)연료전지에서 배출되는 배출공기와 신규 공급공기의 수분 교환이 이루어지며, 배출공기 유입구 및 배출공기 유출구를 갖는 막 모듈부와, ⅱ)막 모듈부의 내측에서 배출공기 유입구와 배출공기 유출구 사이의 배출공기 유동경로에 구비되고, 배출공기의 입출 패스를 형성하며 그 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로 희석하는 촉매 희석부와, ⅲ)배출공기 유입구에 설치되며, 막 모듈부의 배출공기 유동경로와 촉매 희석부의 패스 입구를 선택적으로 개폐하는 밸브 어셈블리를 포함할 수 있다.A humidifier having a structure for reducing the concentration of hydrogen emitted from a fuel cell is disclosed. The disclosed humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure comprises: i) a membrane module unit having an exhaust air inlet and an exhaust air outlet in which moisture is exchanged between the exhaust air discharged from the fuel cell and the new supply air, and ii) the membrane A catalyst dilution unit provided in the exhaust air flow path between the exhaust air inlet and the exhaust air outlet inside the module unit, forming an inlet and outlet path of the exhaust air and diluting hydrogen in the exhaust air by a catalytic reaction; iii) an exhaust air inlet It is installed on, and may include a valve assembly that selectively opens and closes the exhaust air flow path of the membrane module unit and the pass inlet of the catalyst dilution unit.

Description

연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기 및 그의 제어방법 {HUMIDIFICATION DEVICE HAVING STRUCTURE FOR DECREASING HYDROGEN CONCENTRATION OF FUEL CELL}Humidifier having fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure and control method thereof

본 발명의 실시 예는 연료전지 차량의 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 시스템에서 공기와 함께 대기 중으로 방출되는 수소의 농도를 저감시키기 위한 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a fuel cell system of a fuel cell vehicle, and more particularly, a humidifier having a structure for reducing the concentration of hydrogen discharged from a fuel cell for reducing the concentration of hydrogen emitted into the atmosphere together with air from the fuel cell system, and It's about how to control it.

일반적으로, 연료전지 시스템은 연료전지로 공기와 수소를 공급하여 그 연료전지에 의한 수소와 산소의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 일종의 발전 시스템이다. 예를 들면, 연료전지 시스템은 차량, 선박, 기차, 비행기 등에서 전기 모터와 같은 구동원을 구동시키는데 사용하고 있다.In general, a fuel cell system is a kind of power generation system that supplies air and hydrogen to a fuel cell and generates electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen by the fuel cell. For example, fuel cell systems are used to drive driving sources such as electric motors in vehicles, ships, trains, airplanes, and the like.

연료전지 시스템은 연료전지들이 적층된 스택, 연료전지들의 연료극으로 수소를 공급하는 수소 공급장치, 연료전지들의 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급장치 그리고 연료전지들의 반응 부산물인 열과 물을 제거하며 스택의 운전 온도를 제어하는 열/물 관리장치를 구비하고 있다.The fuel cell system includes a stack in which fuel cells are stacked, a hydrogen supply device for supplying hydrogen to the fuel electrodes of the fuel cells, an air supply device for supplying air to the cathodes of the fuel cells, and removing heat and water, which are reaction by-products of the fuel cells, to form the stack. It is equipped with a heat/water management device that controls the operating temperature.

고분자 연료전지의 경우 막-전극 어셈블리(MEA)의 이온 교환막이 원활한 역할을 하기 위해서는 적당한 수분이 필요하며, 이를 위해 연료전지 시스템은 스택으로 공급되는 반응기체를 가습하는 가습장치를 채용하고 있다.In the case of a polymer fuel cell, appropriate moisture is required for an ion exchange membrane of a membrane-electrode assembly (MEA) to function smoothly.

가습장치는 연료전지들의 공기극으로부터 배출되는 고온 다습한 공기 중의 수분을 이용하여 공기 공급장치로부터 공급되는 공기를 가습하고, 그 가습된 공기를 연료전지들의 공기극으로 공급한다.The humidifier humidifies the air supplied from the air supply device using moisture in the high-temperature, high-humid air discharged from the cathodes of the fuel cells, and supplies the humidified air to the cathodes of the fuel cells.

또한, 연료전지 시스템은 연료전지들의 연료극으로부터 배출되는 수소와 수소 공급장치로부터 공급되는 수소를 믹싱하여 다시 연료극으로 공급하는 수소 재순환장치를 구비하고 있다.In addition, the fuel cell system includes a hydrogen recirculation device that mixes hydrogen discharged from fuel electrodes of fuel cells with hydrogen supplied from a hydrogen supply device and supplies the mixture to the fuel electrode.

한편, 연료전지 시스템의 운전 중 연료전지들의 연료극에서는 질소 및 수증기 등의 불순물이 누적되어 수소의 농도가 낮아지는데, 그 수소의 농도가 지나치게 낮아지는 경우, 연료전지 스택에서 셀 빠짐 등의 현상이 발생할 수 있다.On the other hand, while the fuel cell system is operating, impurities such as nitrogen and water vapor are accumulated at the fuel electrodes of the fuel cells to lower the hydrogen concentration. can

이러한 문제를 해결하기 위해 연료전지 시스템은 초기 시동 및 운전 시, 퍼지 밸브를 주기적으로 개방하며, 연료극으로부터 수소와 함께 불순물을 배출함으로써 그 연료극의 수소 농도를 일정 수준 이상으로 관리하고 있다.To solve this problem, the fuel cell system manages the hydrogen concentration of the anode above a certain level by periodically opening the purge valve during initial start-up and operation and discharging impurities along with hydrogen from the anode.

여기서, 퍼지 밸브의 개방으로 연료극을 퍼지시키게 되면, 연료극에서는 불순물과 함께 수소를 배출하는데, 그 퍼지 가스는 공기극으로부터 배출되는 공기와 함께 가습장치로 유입된다.Here, when the fuel electrode is purged by opening the purge valve, the fuel electrode discharges hydrogen together with impurities, and the purge gas flows into the humidifier together with the air discharged from the air electrode.

그러면, 불순물 중의 수증기는 가습장치에서 연료전지의 전기 화학적인 반응에 필요한 반응기체의 가습원으로 사용되고, 수소와 질소 등의 가스는 공기와 함께 배기 계통을 통해 대기 중으로 방출된다.Then, the water vapor in the impurities is used as a humidification source for the reaction gas required for the electrochemical reaction of the fuel cell in the humidifier, and gases such as hydrogen and nitrogen are released into the atmosphere through the exhaust system together with the air.

따라서, 이와 같은 수소 퍼지 방식은 연료극에서 배출되는 수소를 공기극으로부터 배출되는 공기와 혼합하며, 배기 계통을 통해 대기 중으로 배출함으로써 퍼지 수소 농도의 공기 희석 효과를 도모하고 있다.Therefore, in this hydrogen purging method, hydrogen discharged from the anode is mixed with air discharged from the cathode and discharged into the atmosphere through an exhaust system, thereby achieving an effect of diluting the concentration of hydrogen in the air.

더 나아가, 연료전지 시스템의 초기 시동 및 정지 시 또는 연료전지 시스템을 채용한 연료전지 차량의 아이들 조건(예를 들면, 연료전지 차량의 ISG 조건)에서는 연료전지들의 연료극에서 멤브레인을 통해 공기극으로 크로스 오버(cross over)된 상당한 양의 수소를 배출한다.Furthermore, during the initial start-up and stop of the fuel cell system or in the idle condition of the fuel cell vehicle employing the fuel cell system (eg, ISG condition of the fuel cell vehicle), the fuel cell crossover from the fuel electrode to the air electrode through the membrane (crossover) releases a significant amount of hydrogen.

이러한 수소는 연료전지들의 공기극으로부터 공기와 함께 가습장치로 배출되고, 그 가습장치에서 공기에 의해 희석되며, 농도가 저감된 상태로 배기 계통을 통해 대기 중으로 방출된다.This hydrogen is discharged from the cathodes of the fuel cells together with air to a humidifier, is diluted with air in the humidifier, and is released into the atmosphere through an exhaust system in a reduced concentration state.

하지만, 종래 기술에서는 상술한 바와 같은 연료전지 시스템의 운전 조건에 따라 배출되는 수소를 공기극에서 배출되는 공기와 가습장치에서 혼합하며 수소의 농도를 일부 감소시키지만, 수소와 공기의 충분한 혼합 효과를 구현하기가 어려워 수소의 농도를 현저하게 감소시키지는 못하고 있는 실정이다.However, in the prior art, hydrogen discharged according to the operating conditions of the fuel cell system as described above is mixed with air discharged from the cathode in a humidifier to partially reduce the concentration of hydrogen, but to realize a sufficient mixing effect of hydrogen and air However, it is difficult to significantly reduce the hydrogen concentration.

따라서, 종래 기술에서는 연료전지 시스템에서 배출되는 수소의 농도를 효과적으로 감소시키지 못하고, 연료전지 시스템의 운전 조건에 따라 희석되지 않은 수소를 배출할 수 있는 조건이 충분히 존재하기 때문에, 설정된 범위를 초과하는 배출 수소의 농도에 의해 배출가스의 발화 및 폭발의 위험을 유발할 수 있다.Therefore, in the prior art, since the concentration of hydrogen emitted from the fuel cell system cannot be effectively reduced, and conditions for discharging undiluted hydrogen are sufficiently present according to the operating conditions of the fuel cell system, emission exceeding the set range The concentration of hydrogen can cause the risk of ignition and explosion of the exhaust gas.

이를 방지하기 위해 연료전지 시스템에는 배기 계통을 통해 배출되는 수소의 농도를 일정 수준 이하로 낮춰 대기 중으로 방출하는 방안을 반드시 적용하여야 한다.In order to prevent this, a method of reducing the concentration of hydrogen discharged through an exhaust system to a certain level and releasing it into the atmosphere must be applied to the fuel cell system.

하지만, 연료전지 시스템은 배출가스의 발화 및 폭발의 위험을 막고자 배출수소의 농도가 일정 수준으로 유지되도록 관리되어야 하나, 수소 퍼지 및 스택 내 멤브레인에서의 크로스 오버 등에 의하여 상당한 양의 수소가 배기 계통으로 배출될 수 있다.However, the fuel cell system should be managed so that the concentration of exhaust hydrogen is maintained at a certain level to prevent the risk of ignition and explosion of exhaust gas. can be emitted as

최근에 들어서는 연료전지 배출 수소에 의한 발화 및 폭발의 위험을 방지하기 위해, 국내와 자동차 세계기술규정(GTR)의 관련 법규에서 연료전지 시스템의 배기 계통을 통해 대기 중으로 배출되는 수소의 농도를 최대 8% 미만 및 3초 평균 4% 미만으로 규제하고 있다.Recently, in order to prevent the risk of ignition and explosion due to hydrogen emitted from fuel cells, the concentration of hydrogen emitted into the atmosphere through the exhaust system of the fuel cell system has been set to a maximum of 8 It is regulated to less than % and 3 second average less than 4%.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background art section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art to which this technique belongs.

본 발명의 실시 예들은 연료전지 시스템에서 대기 중으로 방출되는 수소의 온도를 효과적으로 저감시키며, 국내와 자동차 세계기술규정의 연료전지 차량 배출 수소 규제 관련 법규를 만족할 수 있도록 한 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기 및 그의 제어방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention effectively reduce the temperature of hydrogen emitted from the fuel cell system into the atmosphere, and a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure that can satisfy domestic and automobile world regulations related to hydrogen emission regulations of fuel cell vehicles. It is intended to provide a humidifier having a humidifier and a control method thereof.

본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기는, ⅰ)연료전지에서 배출되는 배출공기와 신규 공급공기의 수분 교환이 이루어지며, 배출공기 유입구 및 배출공기 유출구를 갖는 막 모듈부와, ⅱ)상기 막 모듈부의 내측에서 상기 배출공기 유입구와 배출공기 유출구 사이의 배출공기 유동경로에 구비되고, 배출공기의 입출 패스를 형성하며 그 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로 희석하는 촉매 희석부와, ⅲ)상기 배출공기 유입구에 설치되며, 상기 막 모듈부의 배출공기 유동경로와 상기 촉매 희석부의 패스 입구를 선택적으로 개폐하는 밸브 어셈블리를 포함할 수 있다.The humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention includes: i) a membrane module in which moisture is exchanged between the exhaust air discharged from the fuel cell and the new supply air, and has an exhaust air inlet and an exhaust air outlet and ii) a diluting catalyst provided in the exhaust air flow path between the exhaust air inlet and the exhaust air outlet inside the membrane module unit, forming an inlet and outlet path for exhaust air and diluting hydrogen in the exhaust air by a catalytic reaction. and iii) a valve assembly installed at the exhaust air inlet and selectively opening and closing the exhaust air flow path of the membrane module unit and the pass inlet of the catalyst dilution unit.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 막 모듈부는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되는 가습막을 포함할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the membrane module unit may include a housing and a humidifying membrane disposed inside the housing.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 막 모듈부는 상기 하우징의 내부에서 상기 가습막의 주위에 상기 배출공기 유동경로로서의 쉘 사이드(shell-side)를 형성할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the membrane module unit is a shell-side as the exhaust air flow path around the humidification membrane in the housing can form

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 촉매 희석부는 상기 쉘 사이드에 설치되며, 상기 배출공기 유입구 측에 패스입구를 형성하고, 상기 배출공기 유출구 측에 패스출구를 형성할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the catalyst dilution unit is installed on the shell side, forms a pass inlet on the exhaust air inlet side, and the exhaust air outlet A pass exit can be formed on the side.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 제어기를 통해 전기적인 제어신호를 인가받아 작동할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the valve assembly may be operated by receiving an electrical control signal through a controller.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 상기 제어기의 제1 제어신호에 의해 상기 배출공기 유동경로를 폐쇄하고, 상기 촉매 희석부의 패스입구를 개방할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the valve assembly closes the exhaust air flow path by the first control signal of the controller, and the path of the catalyst dilution unit The entrance can be opened.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 상기 제어기의 제2 제어신호에 의해 상기 배출공기 유동경로를 개방하고, 상기 촉매 희석부의 패스입구를 폐쇄할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the valve assembly opens the exhaust air flow path by the second control signal of the controller, and the catalyst dilution unit passes The entrance can be closed.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기는, ⅰ)연료전지에서 배출되는 배출공기와 신규 공급공기의 수분 교환이 이루어지며, 배출공기 유입구 및 배출공기 유출구를 갖는 막 모듈부와, ⅱ)상기 막 모듈부의 일측에 결합되며, 상기 막 모듈부로 공급공기를 공급하는 제1 캡부와, ⅲ)상기 막 모듈부의 다른 일측에 결합되며, 상기 막 모듈부로부터 유입된 가습공기를 배출하는 제2 캡부와, ⅳ)상기 배출공기 유입구 측에 패스입구를 형성하며, 상기 배출공기 유출구 측에 패스출구를 형성하고, 상기 막 모듈부의 내측에서 상기 배출공기 유입구와 배출공기 유출구 사이의 배출공기 유동경로에 구비되며, 설정된 패스를 따라 유동하는 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로 희석하는 촉매 희석부와, ⅴ)상기 배출공기 유입구에 설치되며, 상기 막 모듈부의 배출공기 유동경로와 상기 촉매 희석부의 패스입구를 선택적으로 개폐하는 밸브 어셈블리를 포함할 수 있다.In addition, the humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, i) exchange of moisture between the exhaust air discharged from the fuel cell and the new supply air, and having an exhaust air inlet and an exhaust air outlet A membrane module unit; ii) a first cap unit coupled to one side of the membrane module unit and supplying supply air to the membrane module unit; and iii) a first cap unit coupled to the other side of the membrane module unit and humidifying introduced from the membrane module unit. a second cap part for discharging air; and iv) a pass inlet formed on the exhaust air inlet side and a pass outlet formed on the exhaust air outlet side, and between the exhaust air inlet and the exhaust air outlet inside the membrane module unit. A catalytic dilution unit provided in the exhaust air flow path of the exhaust air flow path and diluting hydrogen in the exhaust air flowing along the set path by a catalytic reaction, and v) installed in the exhaust air inlet, the exhaust air flow path of the membrane module unit and the It may include a valve assembly that selectively opens and closes the pass inlet of the catalyst dilution unit.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 촉매 희석부는 상기 쉘 사이드에 설치되는 케이스부재와, 상기 케이스부재의 내부에 구비되며, 다공성을 지닌 담체에 촉매물질이 담지된 촉매 엘리먼트를 포함할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the catalyst dilution unit is provided in a case member installed on the shell side and inside the case member, and a porous carrier It may include a catalytic element on which a catalytic material is supported.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 케이스부재는 상기 하우징의 바닥 측에 위치하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 일측에 연결되고, 상기 하우징의 내부 측면에서 상기 배출공기 유입구 측에 패스입구를 형성하는 제2 부분과, 상기 제1 부분의 다른 일측에 연결되고, 상기 하우징의 내부 측면에서 상기 배출공기 유출구 측에 패스출구를 형성하는 제3 부분을 포함할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the case member is connected to a first part located on the bottom side of the housing and one side of the first part, A second part forming a pass inlet on the inner side of the housing to the exhaust air inlet side, and connected to the other side of the first part, and forming a pass outlet on the exhaust air outlet side on the inner side of the housing A third part may be included.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 케이스부재는 상기 제2 부분에서 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분으로 연결되는 배출공기 패스를 형성할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the case member forms an exhaust air path connected from the second part to the first part and the third part. can

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 제1 부분의 내부에는 상기 배출공기 패스를 구획하는 적어도 하나의 격벽이 설치될 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, at least one partition wall partitioning the exhaust air path may be installed inside the first part.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 촉매 엘리먼트는 백금 및 팔라듐을 포함하며, 배출공기 중의 수소 및 산소와 반응하여 열과 생성할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the catalyst element includes platinum and palladium, and may react with hydrogen and oxygen in the exhaust air to generate heat.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 촉매 엘리먼트는 상기 배출공기 패스를 따라 다수 개의 격자 홀들을 형성할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the catalytic element may form a plurality of lattice holes along the exhaust air path.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 상기 배출공기 유입구에 힌지 축을 통해 회전 가능하게 설치되는 밸브 플레이트와, 상기 힌지 축에 연결되며 그 힌지 축에 회전력을 제공하는 액추에이터를 포함할 수 있다.In addition, in the humidifier having the fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the valve assembly is connected to a valve plate rotatably installed in the exhaust air inlet through a hinge shaft and the hinge shaft, It may include an actuator that provides rotational force to the hinge shaft.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법은, (a) 연료전지 차량의 상태를 감지하고, 그 차량 상태에 따른 연료전지 시스템의 운전 조건을 인식하며, (b) 연료전지 시스템의 운전 조건이 배출공기의 수소 고농도 조건인 것으로 판단되면, 상기 밸브 어셈블리에 제어신호를 인가하여 상기 배출공기 유동경로를 폐쇄하고, 상기 촉매 희석부를 개방하며, (c) 연료전지 시스템의 운전 조건이 배출공기의 수소 저농도 조건인 것으로 판단되면, 상기 밸브 어셈블리에 제어신호를 인가하여 상기 배출공기 유동경로를 개방하며, 상기 촉매 희석부를 폐쇄할 수 있다.And, a control method of a humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, (a) detects the state of the fuel cell vehicle, recognizes the operating conditions of the fuel cell system according to the vehicle state, and , (b) when it is determined that the operating condition of the fuel cell system is a high hydrogen concentration condition in the exhaust air, a control signal is applied to the valve assembly to close the exhaust air flow path and open the catalyst dilution unit; (c) When it is determined that the operating condition of the fuel cell system is a low hydrogen concentration condition in exhaust air, a control signal may be applied to the valve assembly to open the exhaust air flow path and close the catalyst dilution unit.

본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법에 있어서, 상기 (b) 과정에서 상기 배출공기의 수소 고농도 조건은 연료전지 시스템의 유량 및 압력의 측정결과가 저 유량 및 저압 조건일 수 있다.In the control method of a humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, in the process (b), the hydrogen concentration condition of the exhaust air is low flow rate and pressure measurement result of the fuel cell system and low pressure conditions.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법에 있어서, 상기 (b) 과정에서는 연료전지 차량의 시동, 정지 및 아이들 상태를 감지하면, 연료전지 시스템이 저 유량 및 저압 조건인 것으로 판단할 수 있다.In addition, in the control method of the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, when the start, stop, and idle state of the fuel cell vehicle are detected in the step (b), the fuel cell system It can be determined that it is a low flow rate and low pressure condition.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법에 있어서, 상기 (b) 과정에서는 상기 연료전지 시스템의 저 유량 및 저압 조건에서 상기 밸브 어셈블리의 액추에이터에 제1 제어신호를 인가할 수 있다.In addition, in the control method of the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, in the process (b), the actuator of the valve assembly is provided under the low flow rate and low pressure condition of the fuel cell system 1 A control signal can be applied.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서 상기 배출공기의 수소 저농도 조건은 연료전지 시스템의 유량 및 압력의 측정결과가 고 유량 및 고압 조건일 수 있다.In addition, in the control method of the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, the hydrogen concentration condition of the exhaust air in the step (c) is the measurement result of the flow rate and pressure of the fuel cell system may be a high flow and high pressure condition.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 연료전지 차량의 주행 상태를 감지하면, 연료전지 시스템이 저 유량 및 저압 조건이 아닌 고 유량 및 고압 조건인 것으로 판단할 수 있다.In addition, in the control method of the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, when the driving state of the fuel cell vehicle is detected in the process (c), the fuel cell system operates at a low flow rate and low pressure It can be determined that it is a high flow rate and high pressure condition, not a condition.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 상기 연료전지 시스템의 고 유량 및 고압 조건에서 상기 밸브 어셈블리의 액추에이터에 제2 제어신호를 인가할 수 있다.In addition, in the control method of the humidifier having the fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention, in the process (c), the actuator of the valve assembly is provided under high flow and high pressure conditions of the fuel cell system 2 Control signals can be applied.

본 발명의 실시 예들은 차량의 시동 시 및 정지 시 또는 아이들 시, 연료전지 시스템의 저 유량 및 저압 조건(배출공기의 수소 고농도 조건)에서 촉매 희석부를 통해 배출공기 중의 수소를 희석하며 그 수소의 농도를 효과적으로 저감시킬 수 있다.Embodiments of the present invention dilute hydrogen in exhaust air through a catalyst dilution unit under low flow and low pressure conditions (condition of high hydrogen concentration in exhaust air) of a fuel cell system when starting, stopping, or idling the vehicle, and the hydrogen concentration can be effectively reduced.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 배기 계통을 통해 대기 중으로 방출되는 수소의 농도를 효과적으로 저감시킴으로써, 국내와 자동차 세계기술규정의 연료전지 차량 배출 수소 규제 관련 법규를 만족할 수 있고, 연료전지 차량의 배출 수소 저감 측면에서 경쟁적 우위를 확보할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, by effectively reducing the concentration of hydrogen emitted into the atmosphere through the exhaust system of the fuel cell system, it is possible to satisfy domestic and global automobile technology regulations related to hydrogen emission regulation of fuel cell vehicles, and fuel cell It can secure a competitive edge in terms of reducing vehicle emissions.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 차량의 주행 시, 연료전지 시스템의 고 유량 및 고압 조건(배출공기의 수소 저농도 조건)에서, 촉매 희석부를 사용하지 않으므로, 촉매 희석부의 불필요한 촉매 사용량을 줄일 수 있고, 공기 공급 계통 내의 차압 증가를 방지할 수 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, the catalyst dilution unit is not used under high flow and high pressure conditions (low hydrogen concentration in the exhaust air) of the fuel cell system when the vehicle is running, so the unnecessary amount of catalyst used in the catalyst dilution unit can be reduced. , it is possible to prevent an increase in differential pressure in the air supply system.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects that can be obtained or predicted due to the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects expected according to an embodiment of the present invention will be disclosed within the detailed description to be described later.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 연료전지 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기를 도시한 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 적용되는 촉매 희석부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 적용되는 밸브 어셈블리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법을 설명하기 위한 플로우-차트이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
Since these drawings are for reference in explaining exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a block diagram schematically showing an example of a fuel cell system to which an embodiment of the present invention is applied.
2 is a diagram schematically illustrating a humidifier having a structure for reducing the concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a combined perspective view of a humidifier having a structure for reducing hydrogen concentration emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view illustrating a humidifier having a structure for reducing hydrogen concentration emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a catalyst dilution unit applied to a humidifier having a structure for reducing a concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram schematically illustrating a valve assembly applied to a humidifier having a structure for reducing a concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow-chart for explaining a control method of a humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are diagrams for explaining the operation of the humidifier having a structure for reducing the concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.And, in the following detailed description, the names of the components are divided into first, second, etc. to classify them based on the relationship in which the components are the same, and the order is not necessarily limited in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.In addition, terms such as "...unit", "...means", "...part", and "...member" described in the specification refer to a comprehensive unit that performs at least one function or operation. it means.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 연료전지 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing an example of a fuel cell system to which an embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예가 적용되는 연료전지 시스템(1)은 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 생산하는 발전 시스템으로, 예를 들면 전기 에너지로서 전기 모터를 구동시키는 연료전지 차량에 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a fuel cell system 1 to which an embodiment of the present invention is applied is a power generation system that produces electrical energy by an electrochemical reaction between a fuel and an oxidizer, for example, to drive an electric motor with the electrical energy. It can be configured in a fuel cell vehicle.

본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템(1)에 사용되는 연료를 수소 가스(이하에서는 편의 상 "수소" 라고 한다)로 정의할 수 있으며, 연료전지 시스템(1)에 사용되는 산화제를 공기로 정의할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fuel used in the fuel cell system 1 may be defined as hydrogen gas (hereinafter referred to as "hydrogen" for convenience), and the oxidizer used in the fuel cell system 1 may be defined as air. can do.

이러한 연료전지 시스템(1)은 기본적으로, 연료전지 스택(2), 공기 공급유닛(3), 수소 공급유닛(4), 가습기(100), 수소 재순환유닛(6) 그리고 열/물 관리유닛(7)을 포함하고 있다.The fuel cell system 1 basically includes a fuel cell stack 2, an air supply unit 3, a hydrogen supply unit 4, a humidifier 100, a hydrogen recirculation unit 6, and a heat/water management unit ( 7) is included.

연료전지 스택(2)은 멤브레인(도면에 도시되지 않음)과, 공기극(2a) 및 연료극(2b)을 포함하는 연료전지들(2c)의 전기 발생 집합체이다. 연료전지들(2c)은 연료극(2b)으로 수소를 공급받고, 공기극(2a)으로 공기를 공급받아 수소와 산소의 전기 화학적인 반응으로 전기 에너지를 발생시킬 수 있다.The fuel cell stack 2 is an electricity generating assembly of fuel cells 2c including a membrane (not shown), an air electrode 2a, and a fuel electrode 2b. The fuel cells 2c receive hydrogen through the fuel electrode 2b and air through the air electrode 2a to generate electric energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen.

공기 공급유닛(3)은 전원을 인가받아 구동하며 대기 중의 공기를 연료전지들(2c)의 공기극(2a)으로 공급한다. 공기 공급유닛(3)은 공기 압축기 또는 공기 블로워를 포함할 수 있다. 수소 공급유닛(4)은 수소를 압축 저장하며 그 수소를 연료전지들(2c)의 연료극(2b)으로 공급하는 수소탱크를 포함할 수 있다.The air supply unit 3 is driven by receiving power and supplies atmospheric air to the cathodes 2a of the fuel cells 2c. The air supply unit 3 may include an air compressor or an air blower. The hydrogen supply unit 4 may include a hydrogen tank for compressing and storing hydrogen and supplying the hydrogen to the fuel electrodes 2b of the fuel cells 2c.

본 발명의 실시 예가 적용되는 가습기(100)는 연료전지들(2c)의 공기극(2a)으로부터 수분을 함유하며 배출되는 배출공기를 이용하여, 공기 공급유닛(3)으로부터 공급되는 신규 공급공기를 가습하고, 그 가습공기를 공기극(2a)으로 공급하는 막-가습장치를 포함할 수 있다.The humidifier 100 to which an embodiment of the present invention is applied humidifies new supply air supplied from the air supply unit 3 using exhaust air containing moisture and discharged from the cathodes 2a of the fuel cells 2c. and a membrane-humidifying device for supplying the humidified air to the air electrode 2a.

수소 재순환유닛(6)은 연료전지들(2c)의 연료극(2b)으로부터 배출되는 수소를 연료극(2b)으로 재순환시키기 위한 것이다. 수소 재순환유닛(6)은 연료극(2b)으로부터 배출되는 배출수소와, 수소 공급유닛(4)으로부터 공급되는 신규 공급수소를 이젝터 등을 통해 혼합하여 연료극(2b)으로 공급할 수 있다.The hydrogen recycling unit 6 is for recirculating hydrogen discharged from the fuel electrodes 2b of the fuel cells 2c to the fuel electrodes 2b. The hydrogen recirculation unit 6 may mix the exhausted hydrogen discharged from the fuel electrode 2b and the new supply hydrogen supplied from the hydrogen supply unit 4 through an ejector and the like, and supply the mixed hydrogen to the fuel electrode 2b.

열/물 관리유닛(7)은 연료전지들(2c)의 전기 화학적인 반응 시 발생하는 부산물인 열과 물을 제거하며, 연료전지 스택(2)의 운전 온도를 제어하기 위한 것이다.The heat/water management unit 7 removes heat and water, which are by-products generated during the electrochemical reaction of the fuel cells 2c, and controls the operating temperature of the fuel cell stack 2.

이러한 연료전지 시스템(1)의 각종 구성 요소들은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 그 구성 요소들의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since various components of the fuel cell system 1 are widely known in the art, a detailed description of the components will be omitted in this specification.

한편, 상기에서와 같은 연료전지 시스템(1)을 연료전지 차량에 채용한 경우, 연료전지 시스템(1)은 차량의 시동 시, 크로스 오버(cross over)로 인한 수소를 공기와 함께 연료전지들(2c)의 공기극(2a)으로부터 배출하고, 연료전지들(2c)의 연료극(2b)으로부터 퍼지 수소를 배출한다.On the other hand, when the fuel cell system 1 as described above is employed in a fuel cell vehicle, the fuel cell system 1 transfers hydrogen due to crossover to the fuel cells (with air) when the vehicle is started. 2c), and purge hydrogen is discharged from the fuel electrodes 2b of the fuel cells 2c.

또한, 연료전지 시스템(1)은 차량의 정지 시 또는 아이들 시(예를 들면, ISG 조건 시), 크로스 오버로 인한 수소를 공기와 함께 연료전지들(2c)의 공기극(2a)으로부터 배출한다.In addition, the fuel cell system 1 discharges hydrogen from the crossover together with air from the cathodes 2a of the fuel cells 2c when the vehicle is stopped or idle (eg, under an ISG condition).

상기에서 크로스 오버 수소는 연료전지 시스템(1)의 운전 정지 시, 연료전지들(2c)의 연료극(2b)에 존재하는 수소의 잔압에 의해 멤브레인을 통해 공기극(2a)으로 크로스 오버된 수소로 정의할 수 있다.In the above, crossover hydrogen is defined as hydrogen that crosses over to the cathode 2a through a membrane due to residual pressure of hydrogen present in the anode 2b of the fuel cells 2c when the operation of the fuel cell system 1 is stopped. can do.

그리고 퍼지 수소는 연료전지들(2c)의 연료극(2b)에 누적된 질소 및 수증기 등의 불순물을 제거하기 위해, 퍼지 밸브(8)의 작동으로서 불순물과 함께 연료극(2b)으로부터 배출되는 수소로 정의할 수 있다.Also, the purge hydrogen is defined as hydrogen discharged from the fuel electrode 2b together with impurities as a result of the operation of the purge valve 8 to remove impurities such as nitrogen and water vapor accumulated in the fuel electrode 2b of the fuel cells 2c. can do.

이와 같이 연료전지들(2c)에서 배출되는 공기를 함유한 수소는 일 예로서 본 발명의 실시 예에 따른 가습기(100)로 공급되며, 그 가습기(100)로부터 공기와 함께 배출되는데, 공기에 의해 희석되며 수소의 농도가 일부 저감된 상태로 배출된다.As such, hydrogen containing air discharged from the fuel cells 2c is supplied to the humidifier 100 according to an embodiment of the present invention as an example, and is discharged together with air from the humidifier 100. It is diluted and the concentration of hydrogen is discharged in a partially reduced state.

즉, 차량의 시동 시, 정지 시 또는 아이들 시, 연료전지들(2c)에서 배출되는 수소는 그 연료전지들(2c)에서 배출되는 공기와 함께 가습기(100)로 유입되며, 공기에 의해 수소의 농도가 일부 저감된 상태로 배출될 수 있다.That is, when the vehicle is started, stopped, or idle, the hydrogen discharged from the fuel cells 2c flows into the humidifier 100 together with the air discharged from the fuel cells 2c. It may be discharged in a partially reduced concentration.

통상적으로, 차량의 시동 시, 정지 시 또는 아이들 시에는 연료전지 스택(2)으로 공급되는 공기의 유량이 감소하며 그 공기의 가습이 필요 없는 조건으로, 연료전지 스택(2)으로부터 배출되는 수소를 함유한 공기를 가습기(100)로 공급하지 않고 배기 계통(9)으로 배출할 수 있다. 그리고 차량의 주행 시에는 연료전지 스택(2)으로 공급되는 공기의 유량이 증가하며 그 공기의 가습이 필요한 조건으로, 연료전지 스택(2)으로부터 배출되는 수소를 함유한 공기를 가습기(100)로 공급할 수 있다.Typically, when the vehicle is started, stopped, or idle, the flow rate of air supplied to the fuel cell stack 2 decreases, and the hydrogen discharged from the fuel cell stack 2 is reduced under conditions where humidification of the air is not required. The contained air can be discharged to the exhaust system 9 without being supplied to the humidifier 100. In addition, when the vehicle is running, the flow rate of air supplied to the fuel cell stack 2 increases, and as a condition for humidifying the air, the hydrogen-containing air discharged from the fuel cell stack 2 is supplied to the humidifier 100. can supply

한편, 연료전지 시스템(1)에는 가습기(100)를 통하여 배출되는 가스(이하에서는 "배출가스" 라고 한다)를 대기 중으로 방출하기 위한 배기 계통(9)을 포함하고 있다. 여기서, 배출 가스는 수소와 공기 외에 물과 수증기를 포함하고 있다.Meanwhile, the fuel cell system 1 includes an exhaust system 9 for discharging gas (hereinafter referred to as "exhaust gas") discharged through the humidifier 100 into the atmosphere. Here, the exhaust gas contains water and water vapor in addition to hydrogen and air.

상기한 배기 계통(9)은 차량의 하부 구조에 전방에서 후방으로 고정되게 설치되는 배기 라인(9a)을 포함한다. 배기 라인(9a)은 배출 가스를 차량의 전방에서 후방으로 유동시키며 대기 중으로 방출한다.The exhaust system 9 described above includes an exhaust line 9a fixedly installed in the lower structure of the vehicle from the front to the rear. The exhaust line 9a flows the exhaust gas from the front to the rear of the vehicle and discharges it into the atmosphere.

다른 한편, 차량의 시동 시 및 정지 시 또는 아이들 시에는 연료전지 스택(2)으로부터 저 유량의 배출공기(공기와 수소를 포함)를 배출하는데, 이하에서는 이와 같은 연료전지 시스템(1)의 운전 조건을 저 유량 및 저압 조건이라 한다. 이러한 저 유량 및 저압 조건에서의 배출공기는 비교적 고 농도의 수소를 포함하고 있다. 이에 본 발명의 실시 예에서는 상기한 저 유량 및 저압 조건을 배출공기의 수소 고농도 조건으로 정의할 수도 있다.On the other hand, when the vehicle is started, stopped, or idle, low-flow exhaust air (including air and hydrogen) is discharged from the fuel cell stack 2. Hereinafter, the operating conditions of the fuel cell system 1 are described. is referred to as a low flow and low pressure condition. Exhaust air under these low flow and low pressure conditions contains a relatively high concentration of hydrogen. Accordingly, in an embodiment of the present invention, the above low flow rate and low pressure conditions may be defined as a high hydrogen concentration condition of exhaust air.

그리고, 차량의 주행 시에는 연료전지 스택(2)으로부터 고 유량의 배출공기(공기와 수소를 포함)를 배출하는데, 이하에서는 이와 같은 연료전지 시스템(1)의 운전 조건을 고 유량 및 고압 조건이라 한다. 이러한 고 유량 및 고압 조건에서의 배출공기는 비교적 저 농도의 수소를 포함하고 있다. 이에 본 발명의 실시 예에서는 상기한 고 유량 및 고압 조건을 배출공기의 수소 저농도 조건으로 정의할 수도 있다.Also, when the vehicle is running, high-flow exhaust air (including air and hydrogen) is discharged from the fuel cell stack 2. Hereinafter, the operating conditions of the fuel cell system 1 are referred to as high-flow and high-pressure conditions. do. Exhaust air under these high-flow and high-pressure conditions contains a relatively low concentration of hydrogen. Accordingly, in an embodiment of the present invention, the above high flow and high pressure conditions may be defined as low hydrogen concentration conditions in exhaust air.

여기서, 연료전지 시스템(1)의 저 유량/저압 조건 및 고 유량/고압 조건은 공기 공급유닛(3)의 공기 압축기 또는 공기 블로워에서 소모되는 동력에 의해 결정될 수 있다. 더 나아가, 이와 같은 조건은 연료전지 시스템의 유량 및 압력의 측정 결과에 의해 결정될 수 있다. 즉, 이와 같은 조건은 연료전지 차량의 시동 및 정지 또는 아이들 상태를 감지하는 각종 센서들의 감지신호에 따라 제어기(5)의 설정된 제어 로직에 의해 결정될 수 있다.Here, the low flow rate/low pressure condition and the high flow rate/high pressure condition of the fuel cell system 1 may be determined by power consumed by the air compressor or air blower of the air supply unit 3 . Furthermore, such a condition may be determined by measurement results of the flow rate and pressure of the fuel cell system. That is, such a condition may be determined by a set control logic of the controller 5 according to detection signals of various sensors for detecting starting, stopping, or idling of the fuel cell vehicle.

본 발명의 실시 예에서는 차량의 상태(시동, 주행, 정지, 아이들 상태)에 따라서 연료전지 시스템(1)의 저 유량/저압 조건 및 고 유량/고압 조건이 명확히 구분되므로, 저 유량/저압 조건 및 고 유량/고압 조건 그리고 상기한 바와 같은 배출공기의 수소 고농도 조건 및 저농도 조건을 어느 특정한 수치 범위로 한정하지 않기로 한다.In the embodiment of the present invention, since the low flow/low pressure condition and the high flow/high pressure condition of the fuel cell system 1 are clearly distinguished according to the state of the vehicle (start, run, stop, idle state), the low flow/low pressure condition and The high flow rate/high pressure condition and the high-concentration condition and low-concentration condition of the exhaust air as described above are not limited to any specific numerical range.

본 발명의 실시 예는 연료전지 스택(2)으로부터 배출되는 배출공기 중의 수소 농도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 연료전지 배출 수소 농도 저감 구조를 가지며, 그 수소의 농도가 저감된 배출가스를 배기 계통(9)을 통해 대기 중으로 방출할 수 있는 가습기(100)를 제공한다.The embodiment of the present invention has a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure capable of effectively reducing the hydrogen concentration in the exhaust air discharged from the fuel cell stack 2, and the exhaust gas having the hydrogen concentration reduced is discharged to the exhaust system (9 ) Provides a humidifier 100 that can be released into the air through.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기(100)는 배출공기의 수소 고농도 조건 즉, 차량의 시동 시 및 정지 시 또는 아이들 시, 연료전지 스택(2)으로부터 저 유량의 배출공기를 배출하는 저 유량/저압 조건에서, 촉매를 통해 배출공기 중의 수소를 희석할 수 있는 구조를 제공한다.That is, the humidifier 100 having a structure for reducing the hydrogen concentration emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention reduces the hydrogen concentration of the exhaust air from the fuel cell stack 2 under conditions of high hydrogen concentration, that is, when the vehicle is started, stopped, or idle. In the low flow/low pressure condition of discharging the exhaust air of the flow rate, it provides a structure capable of diluting the hydrogen in the exhaust air through a catalyst.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기(100)는 배출공기의 수소 저농도 조건 즉, 차량의 주행 시, 연료전지 스택(2)으로부터 고 유량의 배출공기를 배출하는 고 유량/고압 조건에서, 불필요한 촉매의 사용량을 줄일 수 있고, 공기 공급 계통 내의 차압 증가를 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.Furthermore, the humidifier 100 having a structure for reducing the concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention provides a high flow rate of discharged air from the fuel cell stack 2 under the low hydrogen concentration condition of the exhaust air, that is, during driving of the vehicle. Under high flow/high pressure conditions, the amount of unnecessary catalyst used can be reduced and the differential pressure increase in the air supply system can be prevented.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기를 도시한 결합 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이다.2 is a diagram schematically showing a humidifier having a structure for reducing the concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a humidifier having a structure for reducing the concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention. A combined perspective view, and FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 3 .

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기(100)는 기본적으로, 막 모듈부(10), 제1 캡부(30), 제2 캡부(50), 촉매 희석부(70) 그리고 밸브 어셈블리(90)를 포함한다.1 to 4, the humidifier 100 having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention basically includes a membrane module unit 10, a first cap unit 30, and a second cap unit. (50), a catalyst dilution unit (70) and a valve assembly (90).

본 발명의 실시 예에서, 상기 막 모듈부(10)는 연료전지 스택(2)으로부터 배출되는 배출공기와 공기 공급유닛(3)으로부터 공급되는 신규 공급공기의 막 가습이 이루어지고 그 가습된 공기(이하에서는 편의 상 "가습공기" 라고 한다)를 연료전지 스택으로 공급할 수 있다. 그리고, 상기 막 모듈부(10)는 막 가습에 의해 수분이 제거된 배출공기를 배기 계통(9)으로 배출할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the membrane module unit 10 is configured to humidify the exhaust air discharged from the fuel cell stack 2 and the new supply air supplied from the air supply unit 3, and the humidified air ( Hereinafter, for convenience, "humidified air") may be supplied to the fuel cell stack. In addition, the membrane module unit 10 may discharge exhaust air from which moisture is removed by membrane humidification to the exhaust system 9 .

상기 막 모듈부(10)는 당 업계에서 쉘(shell) 구조라고도 하며, 여러 다발의 중공사막인 가습막(11)이 내부에 밀집된 것으로, 하우징(13)의 내부에 가습막(11)이 내장되어 있다.The membrane module unit 10 is also referred to as a shell structure in the art, and a humidification membrane 11, which is a hollow fiber membrane of several bundles, is densely packed inside, and the humidification membrane 11 is built into the housing 13 has been

상기 막 모듈부(10)는 가습막(11)의 양단을 지지하는 지지부재(15)(당 업계에서는 "포팅부" 라고도 한다)를 포함하고 있다. 예를 들면 상기 지지부재(15)는 고분자 소재로 이루어지며, 하우징(13)의 양단에 고정된 상태로 가습막(11)의 양단부를 지지한다.The membrane module unit 10 includes a support member 15 (also referred to as a "potting unit" in the art) supporting both ends of the humidifying membrane 11 . For example, the support member 15 is made of a polymer material and supports both ends of the humidifying membrane 11 while being fixed to both ends of the housing 13 .

여기서, 상기 막 모듈부(10)에는 연료전지 스택(2)에서 배출되는 배출공기를 하우징(13)의 내부로 주입하기 위한 배출공기 유입구(17)(당 업계에서는 "쉘-인(shell-in)" 이라고도 한다)와, 수분이 제거된 배출공기를 배기 계통(9)으로 배출하기 위한 배출공기 유출구(19)(당 업계에서는 "쉘-아웃(shell-out)" 이라고도 한다)를 형성하고 있다.Here, the membrane module unit 10 has an exhaust air inlet 17 for injecting exhaust air discharged from the fuel cell stack 2 into the housing 13 ("shell-in" in the art) )") and an exhaust air outlet 19 (also referred to as "shell-out" in the art) for discharging the exhaust air from which moisture has been removed to the exhaust system 9. .

더 나아가, 상기 막 모듈부(10)는 하우징(13)의 내부에서 가습막(11) 주위에 상기한 배출공기를 유동하는 쉘 사이드(shell-side)(12)를 형성하고 있다. 상기 쉘 사이드(12)는 하우징(13) 내부의 가습막(11) 외측 공간으로서, 배출공기 유입구(17) 및 배출공기 유출구(19)와 연결된다. 상기 쉘 사이드(12)는 하우징(13)의 내부에서 배출공기 유입구(17)와 배출공기 유출구(19) 사이의 배출공기 유동경로로서 형성된다.Furthermore, the membrane module unit 10 forms a shell-side 12 through which the exhaust air flows around the humidifying membrane 11 inside the housing 13 . The shell side 12 is an outer space of the humidifying membrane 11 inside the housing 13, and is connected to the exhaust air inlet 17 and the exhaust air outlet 19. The shell side 12 is formed as an exhaust air flow path between the exhaust air inlet 17 and the exhaust air outlet 19 inside the housing 13 .

본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 캡부(30)는 당 업계에서 "캡-인(cap-in)" 또는 "튜브-인(tube-in)" 이라고도 하며, 공기 공급유닛(3)을 통해 공급되는 신규 공급공기를 막 모듈부(10)의 가습막(11)으로 주입하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the first cap part 30 is also referred to as a "cap-in" or "tube-in" in the art, and the air supply unit 3 This is for injecting the newly supplied air into the humidifying membrane 11 of the membrane module unit 10.

상기 제1 캡부(30)는 막 모듈부(10)의 일측 단부에 결합된다. 상기 제1 캡부(30)는 공급공기를 막 모듈부(10)로 공급하기 위한 공급공기 주입구(31)를 형성하고 있다. 여기서, 상기 제1 캡부(30)에는 공기 공급유닛(3)을 통해 공급되는 신규 공급공기를 냉각하기 위한 에어 쿨러(도면에 도시되지 않음)를 설치하고 있다.The first cap part 30 is coupled to one end of the membrane module part 10 . The first cap part 30 forms a supply air inlet 31 for supplying supply air to the membrane module part 10 . Here, an air cooler (not shown in the drawings) is installed in the first cap part 30 to cool the fresh supply air supplied through the air supply unit 3 .

본 발명의 실시 예에서, 상기 제2 캡부(50)는 당 업계에서 "캡-아웃(cap-out)" 또는 "튜브-아웃(tube-out)" 이라고도 하며, 막 모듈부(10)로부터 유입된 가습공기를 연료전지 스택(2)으로 배출하기 위한 것이다. 상기 제2 캡부(50)는 막 모듈부(10)의 다른 일측 단부에 결합된다. 상기 제2 캡부(50)는 가습공기를 연료전지 스택(2)으로 배출하기 위한 공기 배출구(51)를 형성하고 있다.In an embodiment of the present invention, the second cap part 50 is also referred to as a "cap-out" or "tube-out" in the art, and is introduced from the membrane module part 10. It is for discharging the humidified air to the fuel cell stack (2). The second cap part 50 is coupled to the other end of the membrane module part 10 . The second cap part 50 forms an air outlet 51 for discharging humidified air to the fuel cell stack 2 .

본 발명의 실시 예에서, 상기 촉매 희석부(70)는 연료전지 스택(2)에서 배출되는 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로서 희석하기 위한 것이다. 즉, 상기 촉매 희석부(70)는 차량의 시동 시 및 정지 시 또는 아이들 시, 연료전지 시스템(1)의 저 유량/저압 조건(배출공기의 수소 고농도 조건)에서 연료전지 스택(2)을 통해 배출되며, 막 모듈부(10)의 내부로 유입하는 배출공기 중의 수소(고 농도의 수소)를 촉매 반응으로서 희석하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the catalyst dilution unit 70 dilutes hydrogen in exhaust air discharged from the fuel cell stack 2 through a catalytic reaction. That is, the catalyst dilution unit 70 passes through the fuel cell stack 2 at low flow/low pressure conditions (high hydrogen concentration in exhaust air) of the fuel cell system 1 when the vehicle is started, stopped, or idle. It is for diluting hydrogen (high concentration hydrogen) in the exhausted air flowing into the membrane module unit 10 through a catalytic reaction.

상기 촉매 희석부(70)는 막 모듈부(10)의 내측에서 배출공기 유입구(17) 및 배출공기 유출구(19) 사이의 배출공기 유동경로 즉, 위에서 언급한 바 있는 쉘 사이드(12)에 설치된다.The catalyst dilution unit 70 is installed in the exhaust air flow path between the exhaust air inlet 17 and the exhaust air outlet 19 inside the membrane module unit 10, that is, the shell side 12 mentioned above. do.

상기 촉매 희석부(70)는 막 모듈부(10) 내측의 쉘 사이드(12)에서 배출공기의 입출 패스를 형성하며 그 패스를 따라 유동하는 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로 희석할 수 있다. 여기서, 상기 촉매 희석부(70)는 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17) 측에 패스입구(71: 도 5 참조)를 형성하며, 그 막 모듈부(10)의 배출공기 유출구 측(19)에 패스출구(73: 도 5 참조)를 형성한다.The catalytic dilution unit 70 forms an inlet/outlet path for exhaust air at the shell side 12 inside the membrane module unit 10, and can dilute hydrogen in the exhaust air flowing along the path through a catalytic reaction. Here, the catalyst dilution unit 70 forms a pass inlet 71 (see FIG. 5) on the exhaust air inlet 17 side of the membrane module unit 10, and the exhaust air outlet side of the membrane module unit 10. A pass exit 73 (see Fig. 5) is formed in (19).

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 적용되는 촉매 희석부를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a catalyst dilution unit applied to a humidifier having a structure for reducing a concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

앞서 개시한 도면들과 함께 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 촉매 희석부(70)는 케이스부재(75) 및 촉매 엘리먼트(85)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 5 together with the previously disclosed drawings, in an embodiment of the present invention, the catalyst dilution unit 70 includes a case member 75 and a catalyst element 85.

상기 케이스부재(75)는 촉매의 외장 케이스로서 막 모듈부(10) 내측의 쉘 사이드(12)에 설치된다. 상기 케이스부재(75)는 속이 빈 형태로서 일체로 연결되는 제1 부분(77a), 제2 부분(77b) 및 제3 부분(77c)으로 이루어진다.The case member 75 is an exterior case for the catalyst and is installed on the shell side 12 inside the membrane module unit 10. The case member 75 has a hollow shape and includes a first part 77a, a second part 77b, and a third part 77c integrally connected.

상기 제1 부분(77a)은 막 모듈부(10) 내측의 쉘 사이드(12)에서 하우징(13)의 바닥 측에 위치한다. 예를 들면, 상기 제1 부분(77a)은 속이 빈 사각 케이스로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 제1 부분(77a)은 하우징(13) 내부의 가습막(11)과 간섭되지 않게 쉘 사이드(12)에서 하우징(13)의 바닥 측에 위치하는데, 그 바닥 측에 고인 응축수와 접촉한다.The first portion 77a is located on the bottom side of the housing 13 at the shell side 12 inside the membrane module unit 10 . For example, the first part 77a may be provided as a hollow rectangular case. Here, the first part 77a is located on the bottom side of the housing 13 at the shell side 12 so as not to interfere with the humidifying film 11 inside the housing 13, and is in contact with the condensate accumulated on the bottom side do.

상기 제2 부분(77b)은 제1 부분(77a)의 일측에 일체로 연결되고, 도면을 기준할 때, 하우징(13)의 내부 측면에서 상측 방향으로 길게 배치된다. 상기 제2 부분(77b)은 속이 빈 사각 케이스로 구비되며, 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17) 측에 패스입구(71)를 형성하고 있다.The second portion 77b is integrally connected to one side of the first portion 77a, and is elongated upward from the inner side of the housing 13 when referring to the drawings. The second portion 77b is provided as a hollow rectangular case and forms a pass inlet 71 on the side of the exhaust air inlet 17 of the membrane module unit 10 .

그리고, 상기 제3 부분(77c)은 제1 부분(77a)의 다른 일측에 일체로 연결되고, 도면을 기준할 때, 하우징(13)의 내부 측면에서 상측 방향으로 길게 배치된다. 상기 제3 부분(77c)은 속이 빈 사각 케이스로 구비되며, 막 모듈부(10)의 배출공기 유출구(19) 측에 패스출구(73)를 형성하고 있다.Also, the third part 77c is integrally connected to the other side of the first part 77a, and is elongated upward from the inner side of the housing 13 when referring to the drawing. The third part 77c is provided as a hollow rectangular case and forms a pass outlet 73 on the side of the exhaust air outlet 19 of the membrane module unit 10 .

상기에서 제2 부분(77b) 및 제3 부분(77c)은 하우징(13) 내부의 가습막(11)과 간섭되지 않게 쉘 사이드(12)에서 하우징(13)의 내부 측면 쪽에 위치한다.In the above, the second part 77b and the third part 77c are located on the inner side of the housing 13 at the shell side 12 so as not to interfere with the humidifying film 11 inside the housing 13.

이와 같은 케이스부재(75)는 제2 부분(77b)에서 제1 부분(77a) 및 제3 부분(77c)으로 연결되는 배출공기 패스(79)를 형성할 수 있다. 상기 배출공기 패스(79)는 제2 부분(77b)의 패스입구(71)를 통해 유입되며, 제1 부분(77a)을 통해 유동되고, 제3 부분(77c)의 패스출구(73)를 통해 배출되는 배출공기의 흐름 경로이다.Such a case member 75 may form an exhaust air path 79 connected from the second part 77b to the first part 77a and the third part 77c. The exhaust air path 79 flows in through the pass inlet 71 of the second part 77b, flows through the first part 77a, and passes through the pass outlet 73 of the third part 77c. This is the flow path of the discharged air.

더 나아가, 상기 케이스부재(75)에서 제1 부분(77a)의 내부에는 배출공기 패스(79)를 구획하는 적어도 하나의 격벽(81)이 설치될 수 있다. 상기 격벽(81)은 제1 부분(77a)의 내측을 제2 부분(77b)과 연결되는 영역 및 제3 부분(77c)과 연결되는 영역으로 구획하는데, 이들 영역은 격벽(81)의 한쪽 단부와 제1 부분(77a)의 내벽 사이를 통해 연결된다.Furthermore, at least one partition 81 partitioning the exhaust air path 79 may be installed inside the first part 77a of the case member 75 . The partition wall 81 divides the inside of the first part 77a into a region connected to the second part 77b and a region connected to the third part 77c, which are one end of the partition wall 81. and the inner wall of the first portion 77a.

상기 촉매 엘리먼트(85)는 케이스부재(75)의 내부 전체에 구비(충진)되는 것으로, 다공성을 지닌 담체에 촉매물질이 담지된 블록 형태로 구비된다. 상기 촉매 엘리먼트(85)는 케이스부재(75)의 배출공기 패스(79)를 따라 유동하는 배출공기 중의 수소 및 산소와 촉매 반응하며 열과 물을 생성함으로써 수소의 농도를 저감시키는 기능을 하게 된다.The catalytic element 85 is provided (filled) throughout the inside of the case member 75, and is provided in a block form in which a catalytic material is supported on a porous carrier. The catalytic element 85 functions to reduce the concentration of hydrogen by catalytically reacting with hydrogen and oxygen in the exhaust air flowing along the exhaust air path 79 of the case member 75 to generate heat and water.

상기 촉매 엘리먼트(85)는 배출공기 중의 수소를 수소 이온과 전자로 분리하고, 그 분리된 수소 이온 및 전자와 공기 중의 산소를 반응케 하여 열과 물을 생성하는 발열반응이 이루어진다.The catalytic element 85 separates hydrogen in exhaust air into hydrogen ions and electrons, and reacts the separated hydrogen ions and electrons with oxygen in the air to generate heat and water in an exothermic reaction.

상기 촉매 엘리먼트(85)는 배출공기를 유동시키는 다수 개의 격자 홀(87)들을 배출공기 패스(79)를 따라 형성하고 있다. 상기 격자 홀(87)들은 케이스부재(75)의 내부에서 배출공기 패스(79)를 따라 배열되며, 예를 들면 사각 격자, 육각 격자 도는 삼각 격자 형상으로 형성될 수 있다.The catalytic element 85 forms a plurality of lattice holes 87 along the exhaust air path 79 through which exhaust air flows. The lattice holes 87 are arranged along the exhaust air path 79 inside the case member 75, and may be formed in, for example, a square lattice, a hexagonal lattice, or a triangular lattice.

상기와 같이 격자 홀(87)들의 형상을 다양하게 변형함으로써, 본 발명의 실시 예에서는 촉매 물질의 사용량을 감소시킬 수 있고, 수소의 촉매 희석 반응효율을 극대화시킬 수 있다.As described above, by variously modifying the shapes of the lattice holes 87, in the embodiment of the present invention, the amount of catalyst material used can be reduced and the hydrogen catalyst dilution reaction efficiency can be maximized.

그리고 상기 촉매 엘리먼트(85)의 촉매 물질은 백금 및 팔라듐을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 물질은 수소를 흡착하며 발열 반응이 일어나고, 열과 물을 생성하는 공지 기술의 금속 수소화물(metal hydride)과 같은 촉매 성분으로 이루어지므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 조성 및 구조의 설명은 생략하기로 한다.Also, the catalytic material of the catalytic element 85 may include platinum and palladium. Since this catalytic material is made of a catalytic component such as a metal hydride of a known art that adsorbs hydrogen, causes an exothermic reaction, and generates heat and water, a detailed description of the composition and structure will be omitted herein. do.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기에 적용되는 밸브 어셈블리를 개략적으로 도시한 도면이다.6 is a diagram schematically illustrating a valve assembly applied to a humidifier having a structure for reducing a concentration of hydrogen emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

앞서 개시한 도면들 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 밸브 어셈블리(90)는 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17) 측에 설치된다. 상기 밸브 어셈블리(90)는 배출공기 유입구(17)에서 막 모듈부(10)의 배출공기 유동경로 즉, 쉘 사이드(12)와 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 선택적으로 개폐한다.Referring to the previously disclosed drawings and FIG. 6 , in an embodiment of the present invention, the valve assembly 90 is installed on the exhaust air inlet 17 side of the membrane module unit 10 . The valve assembly 90 selectively opens and closes the exhaust air flow path of the membrane module unit 10, that is, the shell side 12 and the pass inlet 71 of the catalyst dilution unit 70 at the exhaust air inlet 17. .

상기 밸브 어셈블리(90)는 위에서 언급한 바 있는 제어기(5)를 통해 전기적인 제어신호를 인가받아 작동할 수 있다. 상기 밸브 어셈블리(90)는 제어기(5)의 제1 제어신호에 의해 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로를 폐쇄하고, 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 개방한다. 그리고 상기 밸브 어셈블리(90)는 제어기(5)의 제2 제어신호에 의해 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로를 개방하고, 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 폐쇄한다.The valve assembly 90 may be operated by receiving an electrical control signal through the above-mentioned controller 5. The valve assembly 90 closes the exhaust air flow path of the shell side 12 and opens the pass inlet 71 of the catalyst dilution unit 70 by the first control signal of the controller 5. And the valve assembly 90 opens the exhaust air flow path of the shell side 12 by the second control signal of the controller 5 and closes the pass inlet 71 of the catalyst dilution unit 70 .

이러한 밸브 어셈블리(90)는 밸브 플레이트(91)와 액추에이터(93)를 포함하고 있다. 상기 밸브 플레이트(91)는 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17)에서 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로와 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 선택적으로 개폐하는 플레이트로 구비된다. 상기 밸브 플레이트(91)는 배출공기 유입구(17)에 힌지 축(95)을 통하여 회전 가능하게 설치된다.This valve assembly 90 includes a valve plate 91 and an actuator 93. The valve plate 91 is a plate that selectively opens and closes the exhaust air flow path of the shell side 12 and the pass inlet 71 of the catalyst dilution unit 70 in the exhaust air inlet 17 of the membrane module unit 10. is provided with The valve plate 91 is rotatably installed in the exhaust air inlet 17 through a hinge shaft 95.

그리고, 상기 액추에이터(93)는 힌지 축(95)에 연결되며 그 힌지 축(95)에 회전력을 제공하는 것으로, 제어기(5)로부터 제어신호 즉, 제1 및 제2 제어신호를 인가받아 정역 방향의 회전력을 힌지 축(95)에 제공하는 서보모터를 포함할 수 있다. 상기 액추에이터(93)는 제어기(5)로부터 인가되는 제어신호에 따라 힌지 축(95)을 정역 방향으로 회전시킬 수 있다.In addition, the actuator 93 is connected to the hinge shaft 95 and provides a rotational force to the hinge shaft 95, and receives a control signal, that is, first and second control signals from the controller 5, in the forward and reverse direction It may include a servo motor that provides a rotational force of the hinge shaft (95). The actuator 93 may rotate the hinge shaft 95 in a forward and reverse direction according to a control signal applied from the controller 5 .

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기(100)의 제어방법 및 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a control method and operation of the humidifier 100 having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the previously disclosed drawings and accompanying drawings.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법을 설명하기 위한 플로우-차트이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a flow-chart for explaining a control method of a humidifier having a structure for reducing the hydrogen concentration emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8 and 9 show the hydrogen concentration emitted from a fuel cell according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for explaining the operation of the humidifier having a reduction structure.

도 7을 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 차량의 상태를 감지하고(S11 단계), 그 차량 상태에 따른 연료전지 시스템(1)의 운전 조건을 인식한다(S12 단계).Referring to FIG. 7 , in the embodiment of the present invention, first, the state of the fuel cell vehicle is sensed (Step S11), and the operating condition of the fuel cell system 1 according to the vehicle state is recognized (Step S12).

여기서, 연료전지 차량의 상태는 차속 센서 등과 같은 각종 센서를 통해 감지될 수 있는데, 예를 들어 차량의 시동, 정지 또는 아이들, 및 주행 상태로 구분될 수 있다.Here, the state of the fuel cell vehicle may be detected through various sensors such as a vehicle speed sensor, and may be classified into, for example, start, stop or idle of the vehicle, and driving state.

이와 같이 연료전지 차량의 시동, 정지 및 아이들 상태를 감지하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템(1)이 저 유량 및 저압 조건(배출공기의 수소 고농도 조건)인 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 연료전지 차량의 주행 상태를 감지하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템(1)이 저 유량 및 저압 조건이 아닌 고 유량 및 고압 조건(배출공기의 수소 저농도 조건)인 것으로 판단할 수 있다(S13 단계).In this way, when starting, stopping, and idling states of the fuel cell vehicle are detected, it may be determined that the fuel cell system 1 is in a low flow rate and low pressure condition (high hydrogen concentration condition in exhaust air) in the embodiment of the present invention. In addition, when the driving state of the fuel cell vehicle is sensed, in the embodiment of the present invention, it may be determined that the fuel cell system 1 is in a high flow rate and high pressure condition (a low hydrogen concentration condition in exhaust air) instead of a low flow rate and low pressure condition. Yes (step S13).

이와 같은 연료전지 차량의 상태에 따른 연료전지 시스템(1)의 저 유량/저압 조건(배출공기의 수소 고농도 조건) 및 고 유량/고압 조건(배출공기의 수소 저농도 조건)은 상기한 바와 같은 각종 센서들의 감지신호(측정 결과)에 따라 제어기(5)의 설정된 제어로직에 의해 인식될 수 있다. 또한, 상기한 조건은 공기 공급유닛(3)의 공기 압축기 또는 공기 블로워에서 소모되는 동력에 의해 인식될 수도 있다.The low flow/low pressure condition (condition of high hydrogen concentration in exhaust air) and high flow/high pressure condition (condition of low hydrogen concentration in exhaust air) of the fuel cell system 1 according to the state of the fuel cell vehicle are various sensors as described above. It can be recognized by the set control logic of the controller 5 according to the detection signal (measurement result) of the Also, the above condition may be recognized by the power consumed in the air compressor or air blower of the air supply unit 3.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 차량의 시동 및 정지 또는 아이들 상태를 감지하고, 연료전지 시스템(1)이 저 유량 및 저압 조건(배출공기의 수소 고농도 조건)인 것으로 판단되면, 그 조건에서는 연료전지 스택(2)을 통해 비교적 고 농도의 수소를 함유한 배출공기를 배출한다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, if the start and stop or idle state of the fuel cell vehicle is detected, and it is determined that the fuel cell system 1 is in a low flow rate and low pressure condition (high hydrogen concentration condition in exhaust air), in that condition Exhaust air containing a relatively high concentration of hydrogen is discharged through the fuel cell stack 2.

이 경우, 본 발명의 실시 예에서는 도 6 및 도 8에서와 같이, 제어기(5)를 통해 밸브 어셈블리(90)의 액추에이터(93)에 제1 제어신호를 인가한다(S14 단계). 이에 본 발명의 실시 예에서는 상기 액추에이터(93)를 통해 힌지 축(95)을 일측 방향으로 회전시키며, 밸브 플레이트(91)를 일측 방향으로 회전시킨다.In this case, in the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 6 and 8, the first control signal is applied to the actuator 93 of the valve assembly 90 through the controller 5 (step S14). Accordingly, in the embodiment of the present invention, the hinge shaft 95 is rotated in one direction through the actuator 93 and the valve plate 91 is rotated in one direction.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17)에서 밸브 플레이트(91)를 통해 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로를 폐쇄하고, 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 개방한다(S15 단계).Then, in the embodiment of the present invention, the exhaust air flow path of the shell side 12 is closed from the exhaust air inlet 17 of the membrane module unit 10 through the valve plate 91, and the catalyst dilution unit 70 The pass entrance 71 is opened (step S15).

여기서, 상기와 같이 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17)에서 밸브 플레이트(91)를 통해 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로를 폐쇄함에 따라, 연료전지 스택(2)으로부터 배출되는 배출공기는 막 모듈부(10)의 쉘 사이드(12)로 유입되지 않게 된다. 즉, 연료전지 차량의 시동 시, 정지 시 또는 아이들 시에는 연료전지 스택(2)으로 공급되는 공기의 유량이 감소하며 그 공기의 가습이 필요 없는 조건이기 때문에, 연료전지 스택(2)으로부터 배출되는 배출공기를 막 모듈부(10)의 쉘 사이드(12)로 공급하지 않는다.Here, as the discharge air flow path of the shell side 12 is closed through the valve plate 91 at the discharge air inlet 17 of the membrane module unit 10 as described above, the discharged from the fuel cell stack 2 Exhaust air does not flow into the shell side 12 of the membrane module unit 10. That is, when the fuel cell vehicle is started, stopped, or idle, the flow rate of the air supplied to the fuel cell stack 2 decreases and humidification of the air is not required, so the discharged from the fuel cell stack 2 Exhaust air is not supplied to the shell side 12 of the membrane module unit 10.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 배출공기를 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 통해 유입하고, 케이스부재(75)의 배출공기 패스(79)를 따라 유동시킨다. 이 때 상기한 배출공기는 케이스부재(75)의 내부에서 배출공기 패스(79)를 따라 유동하며 촉매 엘리먼트(85)의 격자 홀(87)들을 통과한다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the exhaust air is introduced through the pass inlet 71 of the catalyst dilution unit 70 and flows along the exhaust air path 79 of the case member 75. At this time, the exhaust air flows along the exhaust air path 79 inside the case member 75 and passes through the lattice holes 87 of the catalyst element 85 .

이 과정에서 상기 촉매 엘리먼트(85)는 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로서 수소 이온과 전자로 분리하고, 그 분리된 수소 이온 및 전자 그리고 공기 중 산소의 발열 반응으로 물과 열을 생성한다.In this process, the catalytic element 85 separates hydrogen in the exhaust air into hydrogen ions and electrons as a catalytic reaction, and generates water and heat through an exothermic reaction between the separated hydrogen ions and electrons and oxygen in the air.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 배출공기 중의 수소와 산소를 촉매 엘리먼트(85)의 촉매 반응으로서 물로 변환하며 그 수소를 희석함으로써 배출공기에 함유된 수소의 농도를 저감시킬 수 있다(S16 단계). Thus, in the embodiment of the present invention, hydrogen and oxygen in the exhaust air are converted into water through the catalytic reaction of the catalytic element 85, and the concentration of hydrogen contained in the exhaust air can be reduced by diluting the hydrogen (step S16).

상기한 바와 같이 촉매 희석부(70)를 통해 배출공기 중의 수소를 희석한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 그 수소의 농도가 저감된 배출공기를 촉매 희석부(70)의 패스출구(73)를 통해 배출한다. 그러면, 상기 배출공기는 막 모듈부(10)의 배출공기 유출구(19)를 통해 배출되며, 배기 계통(9)의 배기 라인(9a)을 통해 대기 중으로 방출된다.As described above, in the state in which hydrogen in the exhaust air is diluted through the catalyst dilution unit 70, in the embodiment of the present invention, the exhaust air having a reduced concentration of hydrogen is passed through the pass outlet 73 of the catalyst dilution unit 70. discharged through Then, the exhaust air is discharged through the exhaust air outlet 19 of the membrane module unit 10 and is discharged into the atmosphere through the exhaust line 9a of the exhaust system 9.

다른 한편, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 차량의 주행 상태를 감지하고, 상기 S13 단계에서 연료전지 시스템(1)이 저 유량 및 저압 조건이 아닌 고 유량 및 고압 조건(배출공기의 수소 저농도 조건)인 것으로 판단되면, 그 조건에서는 연료전지 스택(2)을 통해 비교적 저 농도의 수소를 함유한 배출공기를 배출한다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the driving state of the fuel cell vehicle is detected, and in the step S13, the fuel cell system 1 operates under a high flow rate and high pressure condition (a low hydrogen concentration condition in exhaust air) instead of a low flow rate and low pressure condition. If it is determined that, under that condition, the exhaust air containing a relatively low concentration of hydrogen is discharged through the fuel cell stack 2.

이 경우, 본 발명의 실시 예에서는 도 6 및 도 9에서와 같이, 제어기(5)를 통해 밸브 어셈블리(90)의 액추에이터(93)에 제2 제어신호를 인가한다(S17 단계). 이에 본 발명의 실시 예에서는 상기 액추에이터(93)를 통해 힌지 축(95)을 다른 일측 방향으로 회전시키며, 밸브 플레이트(91)를 다른 일측 방향으로 회전시킨다.In this case, in the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 6 and 9, the second control signal is applied to the actuator 93 of the valve assembly 90 through the controller 5 (step S17). Accordingly, in the embodiment of the present invention, the hinge shaft 95 is rotated in one direction through the actuator 93, and the valve plate 91 is rotated in the other direction.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17)에서 밸브 플레이트(91)를 통해 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로를 개방하고, 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 폐쇄한다(S18 단계).Then, in the embodiment of the present invention, the exhaust air flow path of the shell side 12 is opened from the exhaust air inlet 17 of the membrane module unit 10 through the valve plate 91, and the catalyst dilution unit 70 The pass entrance 71 is closed (step S18).

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 막 모듈부(10)의 배출공기 유입구(17)에서 밸브 플레이트(91)를 통해 촉매 희석부(70)의 패스입구(71)를 폐쇄함에 따라, 상기한 배출공기를 배출공기 유입구(17)를 통해 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로로 공급하게 된다.Therefore, in the embodiment of the present invention, as the pass inlet 71 of the catalyst dilution unit 70 is closed through the valve plate 91 at the exhaust air inlet 17 of the membrane module unit 10, the exhaust air is supplied to the exhaust air flow path of the shell side 12 through the exhaust air inlet 17.

즉, 연료전지 차량의 주행 시에는 연료전지 스택(2)으로 공급되는 공기의 유량이 증가하며 그 공기의 가습이 필요한 조건으로, 연료전지 스택(2)으로부터 배출되는 수소를 함유한 공기를 막 모듈부(10)의 쉘 사이드(12)로 공급한다.That is, when the fuel cell vehicle is running, the flow rate of the air supplied to the fuel cell stack 2 increases, and the air containing hydrogen discharged from the fuel cell stack 2 is humidified under the condition that the membrane module It is fed to the shell side (12) of the section (10).

상기한 배출공기는 쉘 사이드(12)의 배출공기 유동경로를 따라 유동하는데, 이러는 과정에 본 발명의 실시 예에서는 공기 공급유닛(3)을 통해 공급되는 신규 공급공기를 제1 캡부(30)의 공급공기 주입구(31)를 통해 막 모듈부(10)의 가습막(11)으로 주입한다.The above discharge air flows along the discharge air flow path of the shell side 12. During this process, in the embodiment of the present invention, the new supply air supplied through the air supply unit 3 is transferred to the first cap part 30. The air is injected into the humidifying membrane 11 of the membrane module unit 10 through the supply air inlet 31 .

이에 따라, 상기 막 모듈부(10)에서는 가습막(11)에 의한 배출공기와 공급공기의 가스 투 가스(gas to gas) 수분 교환 방식으로 막 가습이 이루어진다(S19 단계).Accordingly, in the membrane module unit 10, humidification is performed in a gas-to-gas moisture exchange method between discharged air and supply air by the humidifying membrane 11 (step S19).

상기 막 모듈부(10)에서 가습된 가습공기는 막 모듈부(10)로부터 제2 캡부(50)로 유입되고, 제2 캡부(50)의 공기 배출구(51)를 통해 연료전지 스택(2)의 공기극으로 공급된다. 그리고, 상기 막 모듈부(10)의 내부에서 수분이 제거된 배출공기는 배출공기 유출구(19)를 통해 배기 계통(9)으로 배출된다.The humidified air humidified in the membrane module unit 10 is introduced from the membrane module unit 10 to the second cap unit 50, and the fuel cell stack 2 through the air outlet 51 of the second cap unit 50 is supplied to the air electrode of In addition, the exhaust air from which moisture has been removed from the inside of the membrane module unit 10 is discharged to the exhaust system 9 through the exhaust air outlet 19 .

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기(100)에 의하면, 막 모듈부(10)에 촉매 희석부(70) 및 밸브 어셈블리(90)를 구성할 수 있다.According to the humidifier 100 having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure according to an embodiment of the present invention as described above, the catalyst dilution unit 70 and the valve assembly 90 are configured in the membrane module unit 10 can

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 차량의 시동 시 및 정지 시 또는 아이들 시, 연료전지 시스템(1)의 저 유량 및 저압 조건(배출공기의 수소 고농도 조건)에서, 연료전지 스택(2)을 통해 비교적 고 농도의 수소를 함유한 상태로 배출되는 배출공기를 밸브 어셈블리(90)에 의해 촉매 희석부(70)로 공급할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, when the vehicle is started, stopped, or idle, the fuel cell system 1 is relatively low flow rate and low pressure condition (high hydrogen concentration condition in exhaust air) through the fuel cell stack 2. Discharged air containing high concentration of hydrogen may be supplied to the catalyst dilution unit 70 by the valve assembly 90 .

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 배출공기 중의 수소를 촉매 희석부(70)에 의한 촉매 반응으로서 희석하며, 수소의 농도를 저감시킨 상태로 배출공기를 배기 계통(9)을 통해 대기 중으로 방출함에 따라, 국내와 자동차 세계기술규정의 연료전지 차량 배출 수소 규제 관련 법규를 만족할 수 있고, 연료전지 차량의 배출 수소 저감 측면에서 경쟁적 우위를 확보할 수 있다.Thus, in the embodiment of the present invention, the hydrogen in the exhaust air is diluted as a catalytic reaction by the catalyst dilution unit 70, and the exhaust air is discharged into the atmosphere through the exhaust system 9 in a state in which the concentration of hydrogen is reduced. However, it is possible to satisfy domestic and global automobile technology regulations related to hydrogen emission regulation of fuel cell vehicles, and to secure a competitive advantage in terms of reducing emission hydrogen from fuel cell vehicles.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 차량의 주행 시, 연료전지 시스템(1)의 고 유량 및 고압 조건(배출공기의 수소 저농도 조건)에서, 연료전지 스택(2)을 통해 비교적 저 농도의 수소를 함유한 상태로 배출되는 배출공기를 밸브 어셈블리(90)에 의해 막 모듈부(10)의 쉘 사이드(12)로 공급할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, a relatively low concentration of hydrogen is contained through the fuel cell stack 2 under high flow and high pressure conditions of the fuel cell system 1 (condition of low hydrogen concentration in exhaust air) while driving the vehicle. Exhaust air discharged in one state may be supplied to the shell side 12 of the membrane module unit 10 by the valve assembly 90 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템(1)의 고 유량 및 고압 조건(배출공기의 수소 저농도 조건)에서는 촉매 희석부(70)를 사용하지 않으므로, 촉매 희석부(70)의 불필요한 촉매 사용량을 줄일 수 있고, 공기 공급 계통 내의 차압 증가를 방지할 수 있기 때문에 공기 공급유닛(3)에 걸리는 부하를 줄일 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the catalyst dilution unit 70 is not used under the high flow and high pressure conditions (low hydrogen concentration condition of the exhaust air) of the fuel cell system 1, so the catalyst dilution unit 70 uses unnecessary catalyst. can be reduced, and since an increase in differential pressure in the air supply system can be prevented, the load on the air supply unit 3 can be reduced.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는 배출 수소의 농도 저감을 필요로 하는 연료전지 시스템(1)의 저 유량 및 저압 조건(배출공기의 수소 고농도 조건)에서만 촉매 희석부(70)를 사용하므로, 촉매 희석부(70)의 부식 및 촉매의 열화를 방지하며, 촉매의 내구 보증기간을 연장할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, the catalyst dilution unit 70 is used only under low flow rate and low pressure conditions (high hydrogen concentration condition in exhaust air) of the fuel cell system 1 that require a reduction in the concentration of exhausted hydrogen. Corrosion of the part 70 and deterioration of the catalyst can be prevented, and the durability guarantee period of the catalyst can be extended.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 막 모듈부(10)의 쉘 사이드(12)에서 하우징(13)의 바닥 측에 고인 응축수가 촉매 희석부(70)와 접촉하므로, 촉매 희석부(70)에서 촉매 반응 시에 발생하는 열을 용이하게 냉각할 수 있기 때문에 촉매 희석부(70)의 열화를 방지할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the condensed water accumulated on the bottom side of the housing 13 in the shell side 12 of the membrane module unit 10 contacts the catalyst dilution unit 70, the catalyst in the catalyst dilution unit 70 Since the heat generated during the reaction can be easily cooled, deterioration of the catalyst dilution unit 70 can be prevented.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는 촉매 희석부(70)에서 촉매 반응 시에 발생하는 열로 막 모듈부(10) 내부의 응축수를 증발시킴으로써, 막 모듈부(10)의 가습 효율을 증대시킬 수 있고, 이로 인해 연료전지 스택(2)의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.And, in the embodiment of the present invention, the humidification efficiency of the membrane module unit 10 can be increased by evaporating the condensed water inside the membrane module unit 10 with the heat generated during the catalytic reaction in the catalyst dilution unit 70. As a result, the performance and durability of the fuel cell stack 2 can be improved.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 겨울철의 초기 시동 시, 촉매 희석부(70)에서 촉매 반응 시에 발생하는 열을 통해 막 모듈부(10) 내부의 온도를 승온시키며, 연료전지 스택(2)으로 공급되는 가습공기의 온도를 높일 수 있고, 막 모듈부(10)의 내부에서 결빙된 응축수를 해빙함으로써 응축수 결빙에 의한 가습막(11)의 파손을 방지할 수 있고, 냉 시동 성능을 향상시킬 수 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, the temperature inside the membrane module unit 10 is raised through the heat generated during the catalytic reaction in the catalyst dilution unit 70 during initial start-up in winter, and the fuel cell stack 2 It is possible to increase the temperature of the humidified air supplied to the membrane module unit 10, and by thawing condensate frozen inside the membrane module unit 10, it is possible to prevent damage to the humidification membrane 11 due to condensate freezing and to improve cold start performance. can

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented in this specification, and those skilled in the art who understand the technical spirit of the present invention may, within the scope of the same technical spirit, the components Other embodiments can be easily proposed by adding, changing, deleting, adding, etc., but it will also be said to fall within the scope of the present invention.

1... 연료전지 시스템 2... 연료전지 스택
2a... 공기극 2b... 연료극
2c... 연료전지 3... 공기 공급유닛
4... 수소 공급유닛 5... 제어기
6... 수소 재순환유닛 7... 열/물 관리유닛
8... 퍼지밸브 9... 배기 계통
9a... 배기 라인 10... 막 모듈부
11... 가습막 12... 쉘 사이드
13... 하우징 15... 지지부재
17... 배출공기 유입구 19... 배출공기 유출구
30... 제1 캡부 31... 공급공기 주입구
50... 제2 캡부 51... 공기 배출구
70... 촉매 희석부 71... 패스입구
73... 패스출구 75... 케이스부재
77a... 제1 부분 77b... 제2 부분
77c... 제3 부분 79... 배출공기 패스
81... 격벽 85... 촉매 엘리먼트
87... 격자 홀 90... 밸브 어셈블리
91... 밸브 플레이트 93... 액추에이터
95... 힌지 축 100... 가습기
1... fuel cell system 2... fuel cell stack
2a ... air electrode 2b ... fuel electrode
2c... fuel cell 3... air supply unit
4... hydrogen supply unit 5... controller
6... Hydrogen recirculation unit 7... Heat/water management unit
8... purge valve 9... exhaust system
9a... Exhaust line 10... Membrane module part
11... Humidifying film 12... Shell side
13... housing 15... support member
17... Exhaust air inlet 19... Exhaust air outlet
30... First cap part 31... Supply air inlet
50... second cap part 51... air outlet
70 ... catalyst dilution section 71 ... pass inlet
73... pass exit 75... case member
77a... first part 77b... second part
77c... third section 79... exhaust air pass
81 ... bulkhead 85 ... catalytic element
87... grid hole 90... valve assembly
91... valve plate 93... actuator
95... Hinge axis 100... Humidifier

Claims (20)

연료전지에서 배출되는 배출공기와 신규 공급공기의 수분 교환이 이루어지며, 배출공기 유입구 및 배출공기 유출구를 갖는 막 모듈부를 포함하는 연료전지용 가습기로서,
상기 막 모듈부의 내측에서 상기 배출공기 유입구와 배출공기 유출구 사이의 배출공기 유동경로에 구비되고, 배출공기의 입출 패스를 형성하며 그 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로 희석하는 촉매 희석부; 및
상기 배출공기 유입구에 설치되며, 상기 막 모듈부의 배출공기 유동경로와 상기 촉매 희석부의 패스 입구를 선택적으로 개폐하는 밸브 어셈블리;
를 포함하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
A humidifier for a fuel cell including a membrane module unit having an exhaust air inlet and an exhaust air outlet, in which moisture is exchanged between exhaust air discharged from a fuel cell and new supply air,
a catalyst dilution unit provided in a discharge air flow path between the discharge air inlet and the discharge air outlet inside the membrane module unit, forming an inlet and outlet path of the discharge air and diluting hydrogen in the discharge air by a catalytic reaction; and
a valve assembly installed at the exhaust air inlet and selectively opening and closing an exhaust air flow path of the membrane module unit and a pass inlet of the catalyst dilution unit;
Humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure comprising a.
제1 항에 있어서,
상기 막 모듈부는,
하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되는 가습막을 포함하며,
상기 하우징의 내부에서 상기 가습막의 주위에 상기 배출공기 유동경로로서의 쉘 사이드(shell-side)를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 1,
The membrane module part,
It includes a housing and a humidifying film disposed inside the housing,
A humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure, characterized in that a shell-side is formed as the discharge air flow path around the humidification membrane inside the housing.
제2 항에 있어서,
상기 촉매 희석부는,
상기 쉘 사이드에 설치되며, 상기 배출공기 유입구 측에 패스입구를 형성하고, 상기 배출공기 유출구 측에 패스출구를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 2,
The catalyst dilution unit,
A humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure, characterized in that it is installed on the shell side, forms a pass inlet on the exhaust air inlet side, and forms a pass outlet on the exhaust air outlet side.
제1 항에 있어서,
상기 밸브 어셈블리는,
제어기를 통해 전기적인 제어신호를 인가받아 작동하되,
상기 제어기의 제1 제어신호에 의해 상기 배출공기 유동경로를 폐쇄하고, 상기 촉매 희석부의 패스입구를 개방하며,
상기 제어기의 제2 제어신호에 의해 상기 배출공기 유동경로를 개방하고, 상기 촉매 희석부의 패스입구를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 1,
The valve assembly,
It operates by receiving an electrical control signal through the controller,
The exhaust air flow path is closed by the first control signal of the controller and the pass inlet of the catalyst dilution unit is opened,
A humidifier having a fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure, characterized in that the discharge air flow path is opened by the second control signal of the controller and the pass inlet of the catalyst dilution unit is closed.
연료전지에서 배출되는 배출공기와 신규 공급공기의 수분 교환이 이루어지며, 배출공기 유입구 및 배출공기 유출구를 갖는 막 모듈부;
상기 막 모듈부의 일측에 결합되며, 상기 막 모듈부로 공급공기를 공급하는 제1 캡부;
상기 막 모듈부의 다른 일측에 결합되며, 상기 막 모듈부로부터 유입된 가습공기를 배출하는 제2 캡부;
상기 배출공기 유입구 측에 패스입구를 형성하며, 상기 배출공기 유출구 측에 패스출구를 형성하고, 상기 막 모듈부의 내측에서 상기 배출공기 유입구와 배출공기 유출구 사이의 배출공기 유동경로에 구비되며, 설정된 패스를 따라 유동하는 배출공기 중의 수소를 촉매 반응으로 희석하는 촉매 희석부; 및
상기 배출공기 유입구에 설치되며, 상기 막 모듈부의 배출공기 유동경로와 상기 촉매 희석부의 패스입구를 선택적으로 개폐하는 밸브 어셈블리;
를 포함하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
a membrane module unit having an exhaust air inlet and an exhaust air outlet, wherein moisture is exchanged between exhaust air discharged from the fuel cell and new supply air;
a first cap unit coupled to one side of the membrane module unit and supplying supply air to the membrane module unit;
a second cap unit coupled to the other side of the membrane module unit and discharging the humidified air introduced from the membrane module unit;
A pass inlet is formed on the discharge air inlet side, a pass outlet is formed on the discharge air outlet side, provided in the discharge air flow path between the discharge air inlet and the discharge air outlet inside the membrane module unit, and a set pass A catalyst dilution unit for diluting the hydrogen in the exhaust air flowing along the catalytic reaction; and
a valve assembly installed at the exhaust air inlet and selectively opening and closing the exhaust air flow path of the membrane module unit and the pass inlet of the catalyst dilution unit;
Humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure comprising a.
제5 항에 있어서,
상기 막 모듈부는,
하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되는 가습막을 포함하며,
상기 하우징의 내부에서 상기 가습막의 주위에 상기 배출공기 유동경로로서의 쉘 사이드(shell-side)를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 5,
The membrane module unit,
It includes a housing and a humidifying film disposed inside the housing,
A humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure, characterized in that a shell-side is formed as the discharge air flow path around the humidification membrane inside the housing.
제6 항에 있어서,
상기 촉매 희석부는,
상기 쉘 사이드에 설치되는 케이스부재와,
상기 케이스부재의 내부에 구비되며, 다공성을 지닌 담체에 촉매물질이 담지된 촉매 엘리먼트
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 6,
The catalyst dilution unit,
A case member installed on the shell side;
A catalytic element provided inside the case member and having a catalytic material supported on a porous carrier
A humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure comprising a.
제7 항에 있어서,
상기 케이스부재는,
상기 하우징의 바닥 측에 위치하는 제1 부분과,
상기 제1 부분의 일측에 연결되고, 상기 하우징의 내부 측면에서 상기 배출공기 유입구 측에 패스입구를 형성하는 제2 부분과,
상기 제1 부분의 다른 일측에 연결되고, 상기 하우징의 내부 측면에서 상기 배출공기 유출구 측에 패스출구를 형성하는 제3 부분
을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 7,
The case member,
A first part located on the bottom side of the housing;
A second part connected to one side of the first part and forming a pass inlet at the exhaust air inlet side from the inner side of the housing;
A third part connected to the other side of the first part and forming a pass outlet at the discharge air outlet side from the inner side of the housing.
A humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure comprising a.
제8 항에 있어서,
상기 케이스부재는,
상기 제2 부분에서 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분으로 연결되는 배출공기 패스를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 8,
The case member,
A humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure, characterized in that the second part forms an exhaust air path connected to the first part and the third part.
제9 항에 있어서,
상기 제1 부분의 내부에는,
상기 배출공기 패스를 구획하는 적어도 하나의 격벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 9,
Inside the first part,
A humidifier having a fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure, characterized in that at least one partition wall partitioning the exhaust air path is installed.
제7 항에 있어서,
상기 촉매 엘리먼트는 백금 및 팔라듐을 포함하며, 배출공기 중의 수소 및 산소와 반응하여 열과 생성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 7,
The catalytic element includes platinum and palladium, and reacts with hydrogen and oxygen in the exhaust air to generate heat.
제9 항에 있어서,
상기 촉매 엘리먼트는,
상기 배출공기 패스를 따라 다수 개의 격자 홀들을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 9,
The catalytic element,
A humidifier having a fuel cell exhaust hydrogen concentration reduction structure, characterized in that forming a plurality of lattice holes along the exhaust air path.
제5 항에 있어서,
상기 밸브 어셈블리는,
상기 배출공기 유입구에 힌지 축을 통해 회전 가능하게 설치되는 밸브 플레이트와,
상기 힌지 축에 연결되며 그 힌지 축에 회전력을 제공하는 액추에이터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기.
According to claim 5,
The valve assembly,
A valve plate rotatably installed in the exhaust air inlet through a hinge shaft;
An actuator connected to the hinge axis and providing rotational force to the hinge axis
A humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure comprising a.
청구항 1 또는 청구항 5의 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법으로서,
(a) 연료전지 차량의 상태를 감지하고, 그 차량 상태에 따른 연료전지 시스템의 운전 조건을 인식하며,
(b) 연료전지 시스템의 운전 조건이 배출공기의 수소 고농도 조건인 것으로 판단되면, 밸브 어셈블리에 제어신호를 인가하여 배출공기 유동경로를 폐쇄하고, 촉매 희석부를 개방하며,
(c) 연료전지 시스템의 운전 조건이 배출공기의 수소 저농도 조건인 것으로 판단되면, 상기 밸브 어셈블리에 제어신호를 인가하여 상기 배출공기 유동경로를 개방하며, 상기 촉매 희석부를 폐쇄하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법.
As a control method of a humidifier having a fuel cell emission hydrogen concentration reduction structure of claim 1 or claim 5,
(a) detecting the state of the fuel cell vehicle and recognizing the operating conditions of the fuel cell system according to the state of the vehicle;
(b) when it is determined that the operating condition of the fuel cell system is a high hydrogen concentration condition in the exhaust air, a control signal is applied to the valve assembly to close the exhaust air flow path and open the catalyst dilution unit;
(c) When it is determined that the operating condition of the fuel cell system is a low hydrogen concentration condition in the exhaust air, a control signal is applied to the valve assembly to open the exhaust air flow path and close the catalyst dilution unit. A control method of a humidifier having a reduction structure.
제14 항에 있어서,
상기 (b) 과정에서,
상기 배출공기의 수소 고농도 조건은 연료전지 시스템의 유량 및 압력의 측정결과가 저 유량 및 저압 조건인 것을 특징으로 하는 가습기의 제어방법.
According to claim 14,
In the process (b) above,
The method of controlling a humidifier, characterized in that the high hydrogen concentration condition of the exhaust air is a low flow rate and low pressure condition as a result of measuring the flow rate and pressure of the fuel cell system.
제14 항에 있어서,
상기 (b) 과정에서는,
연료전지 차량의 시동, 정지 및 아이들 상태를 감지하면, 연료전지 시스템이 저 유량 및 저압 조건인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법.
According to claim 14,
In the process (b),
A method of controlling a humidifier having a structure for reducing hydrogen concentration emitted from a fuel cell, characterized in that the fuel cell system determines that the fuel cell system is in a low flow rate and low pressure condition when the start, stop, and idle states of the fuel cell vehicle are detected.
제16 항에 있어서,
상기 (b) 과정에서는,
상기 연료전지 시스템의 저 유량 및 저압 조건에서 상기 밸브 어셈블리의 액추에이터에 제1 제어신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법.
According to claim 16,
In the process (b),
A method for controlling a humidifier having a structure for reducing hydrogen concentration emitted from a fuel cell, characterized in that for applying a first control signal to an actuator of the valve assembly under low flow and low pressure conditions of the fuel cell system.
제14 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서,
상기 배출공기의 수소 저농도 조건은 연료전지 시스템의 유량 및 압력의 측정결과가 고 유량 및 고압 조건인 것을 특징으로 하는 가습기의 제어방법.
According to claim 14,
In the process (c) above,
The low hydrogen concentration condition of the exhaust air is a control method of a humidifier, characterized in that the measurement result of the flow rate and pressure of the fuel cell system is a high flow rate and high pressure condition.
제14 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서는,
연료전지 차량의 주행 상태를 감지하면, 연료전지 시스템이 저 유량 및 저 압 조건이 아닌 고 유량 및 고압 조건인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법.
According to claim 14,
In the process (c),
A method for controlling a humidifier having a structure for reducing hydrogen concentration emitted from a fuel cell, characterized in that when the driving state of the fuel cell vehicle is detected, the fuel cell system determines that it is a high flow rate and high pressure condition rather than a low flow rate and low pressure condition.
제19 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서는,
상기 연료전지 시스템의 고 유량 및 고압 조건에서 상기 밸브 어셈블리의 액추에이터에 제2 제어신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출 수소 농도 저감구조를 갖는 가습기의 제어방법.
According to claim 19,
In the process (c),
A method for controlling a humidifier having a structure for reducing hydrogen concentration emitted from a fuel cell, characterized in that for applying a second control signal to an actuator of the valve assembly under high flow and high pressure conditions of the fuel cell system.
KR1020160167764A 2016-12-09 2016-12-09 Humidification device having structure for decreasing hydrogen concentration of fuel cell KR102474344B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160167764A KR102474344B1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Humidification device having structure for decreasing hydrogen concentration of fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160167764A KR102474344B1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Humidification device having structure for decreasing hydrogen concentration of fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180066664A KR20180066664A (en) 2018-06-19
KR102474344B1 true KR102474344B1 (en) 2022-12-05

Family

ID=62790371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160167764A KR102474344B1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Humidification device having structure for decreasing hydrogen concentration of fuel cell

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102474344B1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100986473B1 (en) * 2008-03-14 2010-10-08 현대자동차주식회사 Device for removing exhaust hydrogen of fuel cell system
KR101655619B1 (en) * 2014-12-17 2016-09-07 현대자동차주식회사 Membrane humidifier for fuel cell and Air flow system using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180066664A (en) 2018-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8722258B2 (en) Open type fuel cell system
US9911998B2 (en) Device for decreasing hydrogen concentration of fuel cell system
CA2433167C (en) Fuel cell and method of controlling same
JP5342265B2 (en) Fuel cell system
US10826087B2 (en) Hydrogen purging device and method for fuel cell system
KR101209745B1 (en) fuel cell system
KR20050007645A (en) Fuel cell system
KR20200101590A (en) Humidifier for a fuel cell
US7678480B2 (en) Fuel cell system
JP5112757B2 (en) Fuel cell system
US10164279B2 (en) Device for decreasing hydrogen concentration of fuel cell system
KR20210004152A (en) Humidifier for fuel cell
KR20100056940A (en) Fuel cell system provided with sub-purge valve and cold start method of the same
KR102474344B1 (en) Humidification device having structure for decreasing hydrogen concentration of fuel cell
KR102442303B1 (en) (Humidifier for fuel cell
JP2004186029A (en) Fuel cell system
JP2009277670A (en) Onboard fuel cell system
JP2005158554A (en) Fuel cell system
US20190181478A1 (en) Apparatus for reducing hydrogen concentration in exhaust gas of an exhaust system for a fuel cell vehicle
US11862827B2 (en) System and method of enhanced purge strategy for fuel cell in vehicle
CN114566680B (en) Fuel cell cathode purging system, purging method and vehicle
JP2007018910A (en) In-vehicle fuel cell system
KR101988054B1 (en) Fuel cell exhaust system including multi-functional exhaust valve
JP5161650B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM
KR20230045287A (en) Device for decreasing hydrogen concentration of fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant