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KR101926915B1 - 연료극 가스 재순환 시스템 - Google Patents

연료극 가스 재순환 시스템 Download PDF

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KR101926915B1
KR101926915B1 KR1020160093244A KR20160093244A KR101926915B1 KR 101926915 B1 KR101926915 B1 KR 101926915B1 KR 1020160093244 A KR1020160093244 A KR 1020160093244A KR 20160093244 A KR20160093244 A KR 20160093244A KR 101926915 B1 KR101926915 B1 KR 101926915B1
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심효섭
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 연료 전지의 연료극 배출 가스가 스택으로 재순환되는 시스템에 있어서, 스택을 통과한 연료극 가스가 퍼지되는 퍼지 유로, 연료 탱크로부터 공급된 순수 가스를 스택으로 분사하는 분사 수단을 포함하고, 상기 스택을 통과한 연료극 가스가 배기되는 경로 상에 상기 분사 수단이 위치하고, 상기 퍼지 유로는 상기 분사 수단으로부터 소정 거리 이내에 이격되어, 상기 스택을 통과한 연료극 가스의 일부는 상기 분사 수단의 흡입력에 의해 상기 순수 가스와 혼합된 상태로 상기 스택으로 유입되어 재순환하는 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템에 관한 것이다.

Description

연료극 가스 재순환 시스템 {Recycling system of anode-off gas}
본 발명은 연료 전지 시스템의 연료극 가스 재순환 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료극에서 배출된 가스가 이동하는 경로 상에서 이젝터 및 이젝터의 노즐과 퍼지 유로의 거리를 조절하여 이젝터의 흡입력에 의해 연료극에서 배출된 가스의 일부가 연료 탱크로부터 공급된 순수 가스와 혼합되어 스택으로 재순환되는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 연료 전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료 전지 스택, 연료 전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료 공급 시스템, 연료 전지 스택에 전기 화학 반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기 공급 시스템, 연료 전지 스택의 운전 온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등을 포함하여 구성되어 있다.
상기 연료 공급 시스템, 즉 수소 공급 시스템의 수소 탱크에는 700bar 정도의 고압 압축 수소가 저장되어 있으며, 이 저장된 압축 수소는 수소 탱크 입구부에 장착된 고압 조절기의 온/오프(on/off)에 따라 고압 라인으로 방출된 후, 시동 밸브와 수소 공급 밸브를 거치면서 감압되어 연료전지 스택으로 공급된다.
스택으로 공급된 수소는 전기 생성을 위한 반응을 마친 다음, 일부는 연료극으로 재순환되고 나머지는 퍼지 밸브를 거쳐 배출되는 수소 퍼지가 이루어진다. 수소 퍼지 시 스택에서 배출된 수소의 일부는 스택의 연료극으로 재순환되고, 나머지는 퍼지 밸브를 통하여 외부로 배출된다.
또한, 상기 연료전지 스택의 연료극에 대한 주기적인 퍼지를 실시하여, 연료극에 축적된 질소나 물 등을 배출시키고 있다. 즉, 연료전지 차량에 적용되는 연료전지 스택의 운전에 따라, 스택의 연료극에 질소나 물이 축적되어 스택의 성능을 저하시키게 되기 때문에 주기적인 연료극의 퍼지를 통하여 수소 농도를 일정 수준 이상으로 유지하고 스택의 안정적인 성능을 확보하여야 한다.
퍼지 시, 퍼지되는 양은 수소 출구 측 압력과 공기 출구 측 차이의 차압과 밸브의 개방시간에 의존한다. 또한, 연료 전지 시스템의 출력이 증가함에 따라 공급되는 공기와 수소의 양이 증가하여 고출력 상황에서 퍼지 밸브 개방시 저출력일 때보다 훨씬 많은 양의 연료극 배출가스가 퍼지된다.
한편, 종래의 수소 재순환 및 퍼지를 위한 구성의 일례를 첨부한 도 1 및 도 2를 참고하면, 양 구조 모두에서 퍼지 밸브는 스택 매니폴드의 하단에 위치하고 있음을 알 수 있다. 즉, 종래에는 이젝터와 퍼지 유로(퍼지 밸브) 간의 거리가 멀게 구성되어 있음을 알 수 있다. 양 구성의 거리가 멀게 구성됨에 따라, 고출력 상황에서는 불필요하게 과도한 양의 연료극 배출가스가 외부로 퍼지되어 연료 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
일본공개특허 제2004-111268호 (2002.09.19) 일본공개특허 제2007-149423호 (2005.11.25)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스택의 연료극에서 배출된 연료의 퍼지에 있어, 퍼지 유로를 이젝터 노즐 인근에 위치하게 하여 이젝터의 흡입력을 이용하여 퍼지되는 가스의 양을 조절하여 불필요하게 퍼지되는 연료극 가스의 양을 감소시키는 연료극 가스 재순환 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 연료 전지의 연료극 배출 가스가 스택으로 재순환되는 시스템에 있어서, 스택을 통과한 연료극 가스가 퍼지되는 퍼지 유로, 연료 탱크로부터 공급된 순수 가스를 스택으로 분사하는 분사 수단을 포함하고, 기 스택을 통과한 연료극 가스가 배기되는 경로 상에 상기 분사 수단이 위치하고, 기 퍼지 유로는 상기 분사 수단으로부터 소정 거리 이내에 이격되어, 상기 스택을 통과한 연료극 가스의 일부는 상기 분사 수단의 흡입력에 의해 상기 순수 가스와 혼합된 상태로 상기 스택으로 유입되어 재순환하는 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템을 포함한다
또한, 상기 분사 수단은 상기 스택으로 연장되는 방향으로의 일단에 형성된 노즐을 포함하는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템을 포함한다.
또한, 상기 퍼지 유로는 상기 분사 수단으로부터 상기 순수 가스가 분사되는 위치보다 상단에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템을 포함한다.
또한, 상기 퍼지 유로는 상기 분사 수단으로부터 상기 스택으로 상기 순수 가스가 분사되는 공급 라인과 평행한 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템을 포함한다.
또한, 상기 소정 거리는 80mm 이하인 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 실시예에서는 다음과 같은 효과가 있다.
연료극 출구와 공기극 출구의 압력 차이에 의해 퍼지되는 수소의 양을 일정하게 제어할 수 있다. 즉, 퍼지 차압을 일정 수준으로 유지할 수 있으므로 퍼지량이 일정하게 제어될 수 있으며 연료 전지의 고출력에 불구하고, 불필요한 고농도의 수소가 외부로 퍼지되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 연료 전지 시스템에서의 수소 소비 효율 증대를 기대할 수 있다.
도 1은 연료 전지 시스템의 일반적인 구성 및 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 의한 일 실시예로서 연료극 가스 재순환 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 기술에 의한 또 다른 일실시예로서의 연료극 가스 재순환 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로서 분사 수단으로부터 일정 거리 이내에 형성된 퍼지유로를 포함하는 연료극 가스 재순환 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 종래 기술에 의한 연료극 차압과 공기극 차압 및 퍼지 차압을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료극 차압과 공기극 차압 및 퍼지 차압을 나타내고 이를 종래 퍼지 차압과 비교하여 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 차량에 탑재되는 연료 전지 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 연료 전지 시스템은 크게 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 스택, 연료 전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료 탱크, 연료 전지 스택에 전기화학 반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기 공급 장치, 스택에서 반응 후 생성된 부산물을 제거하는 배출 밸브 및 연료 전지 스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료 전지 스택의 운전 온도를 제어하는 냉각 시스템 등으로 구성된다.
본 명세서에서 지칭하는 연료극 가스 재순환 시스템이란, 연료 전지 시스템 연료극의 배출극, 상기 연료극을 통과한 가스가 배출되는 스택 매니폴드 블록의 내부 공간, 생성된 수분을 배출하기 위한 워터 드레인, 연료 탱크로부터 공급되는 순수 가스를 공급하기 위한 분사 수단(12), 연료극을 통과한 가스의 일부가 외부로 배출되기 위한 퍼지 유로(11) 및 퍼지 밸브, 스택으로 연료 탱크로부터 공급되는 순수 가스와 연료극을 통과한 가스의 일부가 혼합되어 스택으로 공급되기 위한 공급 라인(13) 등을 포함하는 '계'를 의미한다. 본 발명의 일실시예에서는 연료로서 순수 가스는 수소를 사용할 수 있으며 분사 수단(12)으로서는 노즐(12b)을 포함하는 이젝터(12a)를 사용할 수 있다. 이젝터(12a)는 연료 탱크로부터 공급되는 순수 가스를 스택으로 공급하는 역할을 담당한다. 상세하게는 스택으로 연장되는 방향의 이젝터(12a) 일단에 형성되는 노즐(12b)에서 순수 가스가 스택으로 연결되는 공급라인(13)에 분사될 수 있다. 연료 전지 시스템의 출력이 증가함에 따라, 공급되는 가스의 양이 증가할 수 있으며 이젝터(12a)가 노즐(12b)을 통해 스택으로 공급하는 가스의 압력이 높아질 수 있다. 나아가, 스택으로 연결되는 공급라인(13)에서 고압으로 흡입함에 따라 이젝터(12a)에 의해 노즐(12b) 근방의 흡입력이 증가될 수 있다. 즉, 노즐(12b)을 중심으로 한 스택 매니폴드 블록의 내부 공간의 일부는 상대적으로 '저압 영역'을 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명에서의 '저압 영역'의 의미를 종래 기술과 비교하여 설명한다. 종래의 재순환 유로는 가능한 한 차압을 증가시키지 않도록 설계되었으며, 이를 위해 재순환 유로를 충분히 넓게 설계하여 이젝터(12a) 노즐(12b) 인근을 제외하면 재순환 유로 전 영역에서 압력을 상당히 일정하게 유지할 수 있었다. 도 1 또는 도 2의 구조와 같이 따라서, 본 발명의 일실시예에서는 이젝터(12a)의 흡입력이 퍼지 유로(11)에 영향을 주는 범위를 "종래 퍼지 차압/본 기술에 의한 퍼지 차압"의 비율이 10% 이상인 범위로 설정할 수 있다. 즉, 10% 이상 차이가 나는 경우, 퍼지 유로(11)에서 이젝터(12a)의 흡입력을 효과적으로 활용한 영역으로 판단할 수 있다. 상기 '종래 퍼지 차압'은 도 1 또는 도 2의 구조와 같이 퍼지밸브는 스택 매니폴더 블록의 하단에 구비되고 스택으로 연료가 공급되는 공급 라인(13)은 스택 매니폴더 블록의 상단에 구비된 경우 스택 매니폴더 블럭 내부에 형성되는 퍼지 차압을 의미할 수 있다. 또한, '본 기술에 의한 퍼지 차압'은 도 4의 구조와 같이 퍼지 밸브와 스택으로 연료가 공급되는 공급 라인(13)이 일정 거리 이내에 형성되는 경우, 바람직하게는 스택 매니폴더 블럭 상단에 형성되는 경우에 스택 매니폴더 블럭 내부에 형성되는 퍼지 차압을 의미할 수 있다.
따라서 이젝터(12a)의 흡입력에 의해 압력이 하강하며 퍼지 유로(11)의 입구가 형성될 수 있는 상기 영역을 본 발명에서는 '저압 영역'이라고 명명할 수 있다. 이와 같은 일실시예에서는 노즐(12b)과 퍼지 유로(11) 입구의 거리 차이가 40mm인 경우, 약 100kw의 최대 출력에서 저압 영역의 압력이 15kpa 강하하는 효과를 확인할 수 있다. 상기 15kpa의 압력 강하 효과는 이젝터(12a) 흡입력에 의한 압력 강하와 고출력에서의 유체의 빠른 유속에 따른 동압에 의한 압력 강하 효과의 합에 의한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 연료 전지 차량에 있어 스택에 공급된 수소는 스택 내부의 MEA에서 반응하게 되며, 반응 후의 가스는 연료극 및 공기극 출구를 통해 배출될 수 있다. 이때, 연료극 출구를 통해 배출된 연료극 가스는 이젝터(12a) 또는 재순환블로워(재순환펌프)를 이용하여 스택으로 재순환될 수 있다.
나아가, 연료 전지 시스템이 운전 중인 경우에 공기극에서 확산된 질소로 인해 연료극의 연료, 즉 수소 농도가 감소할 수 있다. 따라서 연료극의 수소 농도를 일정 수준 이상으로 유지하기 위해 주기적인 퍼지가 필요할 수 있다. 퍼지 시 배출되는 수소와 질소의 혼합 가스는 공기극의 출구로 배출되기 때문에, 배출되는 가스 양은 수소 출구측 압력과 공기 출구 측의 차압과 밸브의 개방 시간에 의존할 수 있다.
또한, 연료 전지 시스템의 운전 시, 일반적으로 차량의 출력이 증가함에 따라 공기극의 압력이 증가하기 때문에, 이에 대응하여 연료극의 압력을 증가시키면서 운전을 할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템의 출력이 증대됨에 따라 스택으로 공급되는 가스, 바람직하게는 수소와 공기의 양도 증가될 수 있다. 스택의 반응에 있어 공급되는 공기의 유량은 연료인 수소의 유량에 비해 훨씬 클 수 있다. 바람직하게는 공기 중 산소의 비율 약 21%이고 연료 전지 반응 시 수소의 소모 유량이 산소 소모 유량의 2배인 점을 고려하면, 공급되는 공기의 유량은 소모되는 수소의 유량보다 약 2.5배가량 높게 유지될 수 있다는 것을 알 수 있다. 공기극에서의 공기 소모량이 연료극의 연료 소모량보다 크기 때문에, 연료 전지의 출력이 증가하면 공기극 차압이 연료극 차압보다 훨씬 빠르게 증가할 수 있다. 나아가, 퍼지되는 가스의 양은 공기극과 연료극의 차압 차이에 의하므로 퍼지 밸브 개방시 저출력에서보다 고출력에서 퍼지되는 연료극 가스의 양이 훨씬 증가할 수 있다.
다만, 퍼지 밸브의 개방시, 퍼지 유량을 일정한 범위 이내에서 관리하는 것이 연료 전지 시스템 전체의 연비 및 가스 농도 관리 측면에서 유리할 수 있다. 그러므로 고출력에서 연료극과 공기극의 차압 차이가 크게 증가함에 따라 과도한 유량이 퍼지되는 것은 연료 전지 시스템의 취약점이 될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3는 종래의 연료극 가스 재순환 시스템을 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3에 따르면, 퍼지 유로(11) 및 퍼지 밸브는 스택의 매니폴드 하단에 위치할 수 있으며 스택으로 수소가 공급되는 공급 라인(13)은 스택의 매니폴드 상단에 위치할 수 있음을 알 수 있다. 바람직하게는 퍼지 유로(11)는 수분을 배출하기 위한 워터 드레인에 인접하게 구성될 수 있다. 또한, 스택으로 수소가 공급되는 라인(13)은 이젝터(12a)와 이젝터(12a)의 노즐(12b)로부터 연장되어 형성될 수 있다.
따라서, 종래의 연료극 가스 재순환 시스템을 살펴보면, 연료극에서 반응을 마친 후 스택으로부터 배출되어 스택 매니폴드 블록의 내부 공간으로 유입된 가스는 상기 내부 공간에서 연료극 출구와 공기극 출구의 차압 차이에 의해 외부로 퍼지될 수 있다. 다만, 도 2 및 도 3 모두 퍼지 밸브에 의한 배출구와 스택으로 수소가 공급되는 지점이 스택 매니폴드의 상, 하단부에 구성되어 양 단의 거리가 멀어 퍼지 밸브가 구성되는 지점에 스택으로 수소를 공급하는 이젝터(12a)의 흡입력이 영향을 미칠 수 없는 구조라는 것을 알 수 있다. 그러므로 연료 전지 시스템의 출력이 증가됨에 따라 퍼지 차압이 더불어 증가할 수 있었다. 나아가 종래에는 연료극 출구로부터 스택 매니폴드 블록을 통해 퍼지 유로(11)가 연장되어 형성되므로 퍼지 유로(11)와 연료극 출구는 동압 조건을 형성하고 있음을 알 수 있다.
한편, 도 4은 본 발명의 바람직한 일실시예를 도시한 도면이다. 도 4에서는 스택의 연료극 출구로부터 가스가 배기되는 스택 매니폴드 블록의 내부 공간이 제시될 수 있다. 상기 매니폴드 블록은 연료극 출구, 연료 탱크로부터 공급되는 순수 가스를 스택으로 분사하는 분사 수단(12)을 포함할 수 있다. 나아가, 퍼지 유로(11) 및 퍼지 밸브, 응축수를 저장하여 외부로 배출하기 위한 워터 드레인을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예로서 이젝터(12a)는 상기 이젝터로부터 스택으로 연장될 수 있는 방향의 일단에 형성된 노즐(12b)을 포함하는 이젝터(12a)를 사용할 수 있다. 상기 이젝터(12a)는 연료 전지 시스템의 일반적인 구성으로서 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
본 발명에서는 퍼지 유로(11)가 분사 수단(12)으로부터 일정 거리 이내에 형성될 수 있다. 다시 말하자면 이젝터(12a)의 흡입력에 의해 형성되는 저압 영역에 퍼지 유로(11)의 입구가 구비될 수 있다. 나아가, 이젝터(12a)의 흡입력에 의해 형성되는 저압 영역에 의해 스택 매니폴드 블록 내부에서 저압 영역으로 가스가 모여들 수 있다. 따라서 퍼지 유로(11)를 통해 퍼지 밸브로 퍼지되는 퍼지 차압이 가변적일 수 있다. 또한, 퍼지되는 가스의 양 역시 가변적일 수 있다. 상기의 경우, 퍼지 차압은 이젝터(12a) 노즐(12b)로부터 퍼지 유로(11)의 입구와의 거리에 따라 좌우될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 이젝터(12a) 노즐(12b)과 퍼지 유로(11)의 입구 사이의 거리는 너무 먼 경우, 이젝터(12a)의 흡입력 영향 범위를 벗어나므로, 이젝터(12a) 흡입력이 퍼지 유로(11)로가는 유체의 흐름에 영향을 줄 수 없으며 퍼지되는 유량을 조절할 수 없다. 또한, 이젝터(12a) 노즐(12b)과 퍼지 유로(11)의 입구 사이 거리가 너무 가까운 경우, 이젝터(12a)의 흡입력이 너무 강해 퍼지 유로(11)로 퍼지되는 유량이 거의 없을 수 있다. 바람직하게는 분사 수단(12), 즉 이젝터(12a)의 노즐(12b)을 중심으로 반지름이 30mm 내지 50mm인 원 영역 이내에 퍼지 유로(11)의 입구가 형성될 수 있다. 더 바람직하게는 노즐(12b)을 중심으로 반지름이 40mm인 원의 둘레를 따라 어느 일 지점에 퍼지 유로(11)의 입구가 형성될 수 있다.
또한, 퍼지 유로(11)는 분사 수단(12)보다 상단에, 더 바람직하게는 이젝터(12a)의 노즐(12b)이 분사되는 위치보다 상단에 위치할 수 있다. 나아가, 이젝터(12a)의 노즐(12b)로부터 스택으로 가스가 분사되는 유로, 즉 스택으로의 공급 라인(13)과 퍼지 유로(11)는 평행하게 형성될 수 있다.
한편, 스택에서 반응 후 연료극 출구로 배기되어 스택 매니폴드 블록의 내부 공간으로 유입된 연료극 가스는 이젝터(12a)의 흡입력에 의해 퍼지 유로(11) 근방, 즉 저압 영역으로 이동할 수 있다. 다시 말하자면, 상기 연료극 가스가 스택으로부터 퍼지 유로(11)로 배기되는 경로 상의 일 지점에 이젝터(12a)와 노즐(12b)이 위치될 수 있으며, 스택으로 부터 배출된 연료극 가스를 이젝터(12a) 노즐(12b) 근방의 저압 영역으로 안내할 수 있다. 저압 영역으로 안내된 가스는 일부는 퍼지 유로(11)와 퍼지 밸브를 거쳐 외부로 퍼지되며 나머지 가스는 분사 수단(12)에 의해 공급되는 순수 가스와 혼합되어 스택으로 공급되는 공급 라인(13)으로 유도될 수 있다. 그 결과 불필요한 연료의 퍼지를 방지할 수 있다. 나아가, 스택으로 재순환되는 가스의 양을 증가시켜 연료 소모 효율을 증가시킬 수 있다.
도 5와 도 6은 연료 전지 시스템의 출력에 따른 퍼지 차압을 나타낸 그래프로서 도 5는 종래 기술에 따른 퍼지 차압을, 도 6은 종래 기술과 본 발명의 일실시예에 따른 퍼지 차압을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5와 도 6에서는 모두 연료 전지 시스템의 출력이 증가함에 따라 공기극 및 연료극의 차압이 증가하고 있음을 알 수 있다. 전술한대로 공기극에서의 공기 소모량이 연료극의 연료 소모량보다 크기 때문에 공기극 차압이 더 크게 증가하고 있음을 알 수 있다. 퍼지 차압은 연료극 출구와 공기극 출구의 압력 차이를 나타내는 값을 의미한다. 따라서, 도 5에서는 퍼지 차압이 출력에 비례하여 증가하고 있음을 알 수 있다. 도 6에 따르면, 본 발명에서는 이젝터(12a)의 흡입력에 의해 퍼지 유로(11)가 연료극 출구와 동압을 형성하지 않을 수 있으며 종래 기술에 비해 퍼지 차압이 감소할 수 있다. 나아가, 연료 전지 시스템의 출력이 최대로 증가하여도 퍼지 차압은 일정 범위 이상 증가하지 않는다는 것을 알 수 있다. 퍼지 차압이 일정 범위 이내에서 유지되므로 퍼지량을 일정하게 제어할 수 있으며 고출력 상태에서도 연료, 즉 수소가 배출되는 것을 억제할 수 있다.
이상의 설명에서 도면과 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
즉, 본 발명의 기술적 핵심은 연료극 가스의 스택으로의 재순환에 있어 퍼지 유로(11)를 연료 분사 수단(12)인 이젝터(12a)와 노즐(12b)의 위치로부터 일정 거리 이내에 형성될 수 있게 한 것과 분사 수단(12)의 흡입력에 의해 연료극 가스가 일부는 퍼지 유로(11)로 나머지는 스택으로 연결되는 유로, 즉 공급 라인(13)으로 안내되는 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
11 : 퍼지 유로
12 : 분사 수단
12a : 이젝터
12b : 노즐
13 : 스택으로의 순수 가스 공급 라인

Claims (5)

  1. 연료 전지의 연료극 배출 가스가 스택으로 재순환되는 시스템에 있어서,
    스택을 통과한 연료극 가스가 퍼지되는 퍼지 유로;
    연료 탱크로부터 공급된 순수 가스를 스택으로 분사하는 분사 수단;
    을 포함하고, 상기 스택을 통과한 연료극 가스가 배기되는 경로 상에 상기 분사 수단이 위치하고, 상기 퍼지 유로는 상기 분사수단의 흡입력에 의해 형성되는 저압 영역 내 거리로서 상기 분사 수단으로부터 소정 거리 이내에 이격되어 위치하며, 상기 스택을 통과한 연료극 가스는 상기 분사 수단의 흡입력에 의해 상기 순수 가스와 혼합된 상태로 상기 스택으로 유입되어 재순환되도록 하되,
    상기 퍼지 유로는 상기 분사 수단으로부터 상기 스택으로 상기 순수 가스가 분사되는 공급 라인과 평행한 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분사 수단은 상기 스택으로 연장되는 방향으로의 일단에 형성된 노즐을 포함하는 이젝터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 퍼지 유로는 상기 분사 수단으로부터 상기 순수 가스가 분사되는 위치보다 상단에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 소정 거리는 20mm 내지 60mm인 것을 특징으로 하는 연료극 가스 재순환 시스템.
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