[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102258978B1 - Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell - Google Patents

Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell Download PDF

Info

Publication number
KR102258978B1
KR102258978B1 KR1020190097336A KR20190097336A KR102258978B1 KR 102258978 B1 KR102258978 B1 KR 102258978B1 KR 1020190097336 A KR1020190097336 A KR 1020190097336A KR 20190097336 A KR20190097336 A KR 20190097336A KR 102258978 B1 KR102258978 B1 KR 102258978B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
energy
fuel cell
water electrolysis
hydrogen
Prior art date
Application number
KR1020190097336A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210017681A (en
Inventor
권용진
조남주
김경현
정명석
Original Assignee
(주)케이워터크레프트
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 (주)케이워터크레프트 filed Critical (주)케이워터크레프트
Priority to KR1020190097336A priority Critical patent/KR102258978B1/en
Publication of KR20210017681A publication Critical patent/KR20210017681A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102258978B1 publication Critical patent/KR102258978B1/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
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/10Parts, details or accessories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • 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
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20Optical components
    • H02S40/22Light-reflecting or light-concentrating means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/10Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10Applications of fuel cells in buildings
    • 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
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 공급된 용수를 이용하여 수전해 처리를 수행하고, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하여 연료전지에 수소가스를 공급하는 수소 공급부, 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성하는 연료전지 및 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급하는 배터리 관리부를 포함하고, 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용 가능하다.An energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system is presented. The energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system proposed in the present invention performs water electrolysis treatment using supplied water and adjusts the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis treatment to supply hydrogen gas to the fuel cell. The hydrogen supply unit that supplies the hydrogen gas, the fuel cell that generates electric energy based on the supplied hydrogen gas, and the electric energy generated without the need for separate energy charging are used as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system. It includes a battery management unit that supplies, and the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled.

Figure R1020190097336
Figure R1020190097336

Description

에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어{Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell}Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell

본 발명은 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어에 관한 것이다. The present invention relates to an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair.

수전해(전기 분해) 시스템은 물을 전기화학적으로 분해하여 수소와 산소를 발생시키는 시스템으로서, 다른 수소 제조 방법에 비해 간단한 가동 조건과 작은 부피, 고순도의 수소를 얻을 수 있는 장점이 있어 수소 제조 기술로 주목 받고 있다. 물을 전기 분해하는 수전해 분야에서 대표적인 방법으로는 고체 산화물 수전해법(Solid Oxide Electrolysis, SOE), 고분자 전해질 막 수전해법(Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis, PEME), 알칼라인 수전해법(Alkaline Electrolysis, AE) 등이 존재한다.The water electrolysis (electrolysis) system is a system that generates hydrogen and oxygen by electrochemically decomposing water. Compared to other hydrogen production methods, it has the advantages of simple operating conditions, small volume, and high purity hydrogen. is attracting attention as Representative methods in the field of water electrolysis for water electrolysis include Solid Oxide Electrolysis (SOE), Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis (PEME), and Alkaline Electrolysis (AE). exist.

수전해 분야에서 고온 수증기 전해법은 물을 분해하기 위해 필요한 전기에너지가 고온에서 더 낮아지는 현상을 이용한 방법으로 적은 전기에너지로 고효율의 물 분해가 가능하고, 고체산화물전지(SOFC)와 구조 및 원리가 같아 양방향 운전이 가능하다. In the field of water electrolysis, high-temperature steam electrolysis is a method that uses the phenomenon that the electrical energy required to decompose water becomes lower at high temperatures. It is possible to drive in both directions.

연료 전지는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하는 방법으로, 내연 기관에 비해 환경오염이 덜하고 에너지 효율이 높아 대체에너지 기술 중 하나로 꼽히고 있다. 특히, 물을 전기 분해하여 수소를 생산하는 수전해 처리부는, 100%에 가까운 수소 순도와 더불어 부산물로 오직 산소만을 배출하는 친환경적인 측면에서 각광받고 있다. A fuel cell is a method of producing electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen. Compared to an internal combustion engine, a fuel cell is considered as one of the alternative energy technologies because of its low environmental pollution and high energy efficiency. In particular, the water electrolysis treatment unit, which produces hydrogen by electrolysis of water, is in the spotlight in terms of environment-friendly aspects of emitting only oxygen as a by-product with a hydrogen purity close to 100%.

고분자 전해질 막 연료전지(PEMFC)는 넓은 전력 공급 범위 및 다양한 응용 분야를 통해 지속적으로 성장하고 있으며, 2013년에 신재생 에너지 설비의 지원에 관한 지침이 개정되면서 에너지 생산량 및 보정 계수 6.5를 지정 받아 공공기관 설치 의무화 시장뿐만 아니라 민간시장까지 빠르게 도입되고 있다. Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is continuously growing through a wide power supply range and various application fields, and as the guidelines for support of new and renewable energy facilities were revised in 2013, energy production and correction factor of 6.5 were designated for public use. It is rapidly being introduced to the private market as well as the mandatory installation of institutions.

연료전지의 응용분야 중 운송 분야는 자동차 시장에 집중되고 있으며, 두산 퓨얼 셀은 클리어 에지 파워(Clear Edge Power)를 병합하여 건물 및 차량에 공급할 수 있는 연료전지 생산에 집중하고 있다. 현대자동차는 2018년 1월부터 수소전기차를 생산할 계획에 있다.Among fuel cell applications, transportation is focused on the automobile market, and Doosan Fuel Cell is concentrating on producing fuel cells that can be supplied to buildings and vehicles by merging Clear Edge Power. Hyundai Motor plans to start producing hydrogen electric vehicles from January 2018.

한국 에너지 기술연구원에서는 고온 고압의 폐열과 수증기를 재활용할 수 있는 평관형 고온 수전해 수소 제조 기술을 개발하였으며, 울산과학기술원에서 연료극(양극)과 공기극(음극) 소재를 이중층으로 페로브스카이트로 적용하여 한시간에 0.9L의 수소를 생산하는 고체산화물 수전해 전지를 개발하였다. The Korea Institute of Energy Research has developed a flat tube type high-temperature water electrolysis hydrogen production technology that can recycle high-temperature and high-pressure waste heat and water vapor. Thus, a solid oxide water electrolysis battery that produces 0.9 L of hydrogen per hour was developed.

한국공개특허 제10-2005-0075628호는 고온 메탄 개질형 하이브리드 수전해 처리부에 관한 것으로, 메탄의 수증기 개질반응과 고온의 수전해 반응에 의한 수소 생산이 함께 진행될 수 있도록 구성하고, 메탄의 자열반응에 의해 생성된 열과 메탄의 완전 산화반응 또는 부분 산화반응에 의해 생성된 열이 고온의 운전조건이 요구되는 수전해기에 활용될 수 있도록 구성하여 기존 수전해 처리부와 비교하여 효율적으로 에너지를 활용하고 에너지 소모량을 감소시키는 기술을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0075628 relates to a high-temperature methane reforming hybrid water electrolysis processing unit, which is configured so that hydrogen production by the steam reforming reaction of methane and the high-temperature water electrolysis reaction can proceed together, and the autothermal reaction of methane The heat generated by the methane and the heat generated by the complete or partial oxidation reaction of methane are configured to be utilized in the water electrolyzer that requires high-temperature operating conditions to efficiently utilize energy and energy compared to the existing water electrolysis treatment unit. Disclosed is a technique for reducing consumption.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기후변화 대응을 위한 온실가스 감축과 기후변화 적응 의무 수행을 위해 국가적으로 화학연료의 사용을 감소시키고 대체 친환경 에너지를 활용하며, 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생산하여 에너지 생산 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어를 제공하는데 있다. The technical task to be achieved by the present invention is to reduce the use of chemical fuels nationally, utilize alternative eco-friendly energy, and to be environmentally friendly through readily available water in order to reduce greenhouse gas emissions and fulfill the duty to adapt to climate change. It is to provide an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair that can produce and use energy by producing hydrogen.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 공급된 용수를 이용하여 수전해 처리를 수행하고, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하여 연료전지에 수소가스를 공급하는 수소 공급부, 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성하는 연료전지 및 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급하는 배터리 관리부를 포함하고, 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용 가능하다. In one aspect, the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system proposed by the present invention performs water electrolysis using supplied water, and controls the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis to fuel A hydrogen supply unit that supplies hydrogen gas to the battery, a fuel cell that generates electric energy based on the supplied hydrogen gas, and an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair that do not require separate energy charging It includes a battery management unit that supplies power for the system, and the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled.

수소 공급부는 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 패널, 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키는 수전해 처리부, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급하는 가스 제어부, 발생된 수소를 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하는 수소 정제부 및 정제된 수소가스를 저장하는 수소 저장부를 포함한다. The hydrogen supply unit uses solar energy to supply the power required for the initial water electrolysis treatment, and a solar panel for use as a reserve power, filtered and purified water are supplied, and clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy A water electrolytic treatment unit that generates hydrogen gas, a gas control unit that regulates the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis and supplies it, a hydrogen refining unit that converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen refining process and purified hydrogen gas It includes a hydrogen storage unit for storing hydrogen gas.

연료전지는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. Fuel cells produce electricity by electrochemically reacting hydrogen gas and oxygen, which are produced through water electrolysis and converted into high-purity, clean hydrogen gas through a hydrogen purification process.

배터리 관리부는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장하도록 제어한다. The battery management unit controls to store excess electricity in the battery so that it does not require additional energy charging and can be driven without power supply.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 전력 공급 방법은 공급된 용수를 이용하여 수전해 처리를 수행하고, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하여 연료전지에 수소가스를 공급하는 단계, 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성하는 단계 및 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계를 포함한다.In another aspect, the power supply method of the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system proposed in the present invention performs water electrolysis treatment using supplied water, and hydrogen gas produced through water electrolysis treatment Supplying hydrogen gas to the fuel cell by controlling the pressure of the fuel cell, generating electric energy based on the supplied hydrogen gas, and converting the generated electric energy into an energy-independent water electrolysis fuel cell without requiring separate energy charging and supplying power for the water chair electric wheelchair system.

본 발명의 실시예들에 따르면 화학연료의 사용을 감소시키고 대체 친환경 에너지를 활용하며, 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생산하여 에너지 생산 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어를 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair that reduces the use of chemical fuels, utilizes alternative eco-friendly energy, and can produce and use energy by producing hydrogen in an eco-friendly manner through easily available water anywhere. Electric wheelchairs can be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a view showing an open view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a bird's eye view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an open view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing a bird's eye view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining a power supply method of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing an open view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생산하여 에너지 생산 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어의 개발을 목적으로 한다. In the present invention, it is an object of the present invention to develop an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair that can produce and use energy in an eco-friendly way through water that can be easily obtained anywhere.

본 발명의 실시예에 따르면, 물을 통해 친환경적으로 수소를 생산하여 에너지 생산 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어를 개발할 수 있다. 개발된 워터체어 전동휠체어는 노인이나 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용될 수 있으며 종래 기술과는 달리 에너지 충전이 따로 필요하지 않다. 외부에서의 전원을 공급받지 않는 상태에서 공급된 용수를 이용하여 수전해를 통해 생산된 수소가스의 압력조절 및 수소가스 공급하고, 고분자 전해질 연료전지를 이용한 전력생산을 통한 운행을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to develop an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair capable of producing and using energy by environmentally friendly hydrogen production through water. The developed water chair electric wheelchair can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled, and unlike the prior art, energy charging is not required. It is possible to control the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis and supply hydrogen gas using the supplied water in a state where no external power is supplied, and to operate through power generation using a polymer electrolyte fuel cell.

주입시키는 용수는 여과필터 등을 통해 정수 처리된 순수한 물로 정제하여 수전해 처리부로 공급한다. 물을 전기화학적으로 분해하여 수소와 산소를 발생시키는 시스템인 수전해 처리부를 이용하여 친환경적으로 수소를 생산한다. 제안하는 워터체어 전동휠체어는 생산된 수소를 이용하여 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 통해 전기를 생산하고 여분의 전기는 에너지 저장장치에 저장하여 외부의 전력 공급 없이 구동이 가능한 에너지 자립형 워터체어 전동휠체어다. 또한, 태양전지를 이용한 초기 수전해 구동에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용할 수 있다. The water to be injected is purified with purified water that has been purified through a filtration filter, etc. and supplied to the water electrolysis treatment unit. Hydrogen is produced in an environmentally friendly manner using the water electrolysis treatment unit, a system that electrochemically decomposes water to generate hydrogen and oxygen. The proposed water chair electric wheelchair generates electricity through a fuel cell that produces electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen using the produced hydrogen. The excess electricity is stored in an energy storage device and operated without external power supply. This is an energy-independent water chair electric wheelchair. In addition, it is possible to supply power required for the initial water electrolytic driving using the solar cell and use it as a reserve power.

제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 수소 공급부(110), 연료전지(120) 및 배터리 관리부(130)를 포함한다. The proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system includes a hydrogen supply unit 110 , a fuel cell 120 , and a battery management unit 130 .

수소 공급부(110)는 공급된 용수를 이용하여 수전해 처리를 수행하고, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하여 연료전지에 수소가스를 공급한다. The hydrogen supply unit 110 performs water electrolysis using the supplied water, and supplies hydrogen gas to the fuel cell by adjusting the pressure of hydrogen gas produced through the water electrolysis treatment.

수소 공급부(110)는 수전해 처리부(111), 태양광 패널(112), 가스 제어부(113), 수소 정제부(114) 및 수소 저장부(115)를 포함한다. The hydrogen supply unit 110 includes a water electrolysis processing unit 111 , a solar panel 112 , a gas control unit 113 , a hydrogen purification unit 114 , and a hydrogen storage unit 115 .

태양광 패널(112)은 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용한다. The solar panel 112 supplies power required for the initial water electrolysis treatment using solar energy and uses it as a reserve power.

수전해 처리부(111)는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. The water electrolysis treatment unit 111 is supplied with filtered and purified water to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy.

가스 제어부(113)는 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. The gas control unit 113 controls and supplies the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis.

수소 정제부(114)는 발생된 수소를 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. The hydrogen purification unit 114 converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process.

수소 저장부(115)는 정제된 수소가스를 저장한다. The hydrogen storage unit 115 stores purified hydrogen gas.

연료전지(120)는 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성한다. 연료전지(120)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The fuel cell 120 generates electric energy based on the supplied hydrogen gas. The fuel cell 120 generates electricity by electrochemically reacting hydrogen gas produced through water electrolysis and converted into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process with oxygen.

배터리 관리부(130)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 배터리 관리부(130)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(131)에 저장하도록 제어한다. The battery management unit 130 does not require a separate energy charge, and supplies the generated electric energy as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system. The battery management unit 130 controls to store excess electricity in the battery 131 so that it does not require separate energy charging and can be driven without power supply.

이러한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용할 수 있다. This energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled.

일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 도 1과 같은 형태를 가질 수 있다. An energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment may have a shape as shown in FIG. 1 .

모터(140)는 배터리 관리부(130)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 1에 나타낸 워터체어 전동휠체어를 구동시킬 수 있다. 도 1에 나타낸 실시예에서는 모터(140)가 워터체어 전동휠체어의 전륜과 후륜을 모두 구동하여 안정성을 높일 수 있다. The motor 140 may drive the water chair electric wheelchair shown in FIG. 1 by using the power supplied from the battery management unit 130 . In the embodiment shown in FIG. 1 , the motor 140 drives both the front and rear wheels of the water chair electric wheelchair to increase stability.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a bird's eye view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 수전해 처리부(211), 태양광 패널(212), 가스 제어부(213), 수소 정제부(214), 수소 저장부(215), 연료전지 스택(220) 및 배터리 관리부(230)를 포함한다. As described above, the proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system includes a water electrolysis processing unit 211 , a solar panel 212 , a gas control unit 213 , a hydrogen purification unit 214 , and a hydrogen storage unit 215 . ), a fuel cell stack 220 and a battery management unit 230 .

태양광 패널(212)은 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용한다. 수전해 처리부(211)는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. 가스 제어부(213)는 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. 수소 정제부(214)는 발생된 수소를 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하고, 수소 저장부(215)에 정제된 수소가스를 저장한다. The solar panel 212 supplies power required for the initial water electrolysis treatment using solar energy and uses it as a reserve power. The water electrolysis treatment unit 211 is supplied with filtered and purified water to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy. The gas control unit 213 controls and supplies the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis. The hydrogen purification unit 214 converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process, and stores the purified hydrogen gas in the hydrogen storage unit 215 .

연료전지 스택(220)는 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성하고, 도 2와 같이 적층된 형태를 가질 수 있다. 연료전지 스택(220)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The fuel cell stack 220 may generate electric energy based on the supplied hydrogen gas, and may have a stacked form as shown in FIG. 2 . The fuel cell stack 220 generates electricity by electrochemically reacting hydrogen gas produced through water electrolysis and converted into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process with oxygen.

배터리 관리부(230)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 배터리 관리부(230)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(231)에 저장하도록 제어한다. 모터(240)는 배터리 관리부(230)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 2에 나타낸 워터체어 전동휠체어를 구동시킬 수 있다.The battery management unit 230 does not require a separate energy charging, and supplies the generated electric energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system. The battery manager 230 controls to store excess electricity in the battery 231 so that it does not require a separate energy charging and can be driven without power supply. The motor 240 may drive the water chair electric wheelchair shown in FIG. 2 by using the power supplied from the battery management unit 230 .

이러한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용할 수 있다. This energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다. 3 is a view showing an open view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to another embodiment of the present invention.

제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 수전해 처리부(311), 태양광 패널(312), 주입부(313), 가스 제어부(314), 수소 정제부(315), 수소 저장부(316), 연료전지(320) 및 배터리 관리부(330)를 포함한다. The proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system includes a water electrolysis processing unit 311, a solar panel 312, an injection unit 313, a gas control unit 314, a hydrogen purification unit 315, and a hydrogen storage unit. 316 , a fuel cell 320 and a battery management unit 330 .

태양광 패널(312)은 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용한다. The solar panel 312 supplies power required for the initial water electrolysis treatment using solar energy and uses it as a reserve power.

수전해 처리부(311)는 주입부(313)를 통해 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. The water electrolysis treatment unit 311 is supplied with filtered and purified water through the injection unit 313 to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy.

가스 제어부(314)는 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. The gas control unit 314 controls and supplies the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis.

수소 정제부(315)는 발생된 수소를 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. The hydrogen purification unit 315 converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process.

수소 저장부(316)는 정제된 수소가스를 저장한다. The hydrogen storage unit 316 stores purified hydrogen gas.

연료전지(320)는 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성한다. 연료전지(320)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The fuel cell 320 generates electric energy based on the supplied hydrogen gas. The fuel cell 320 generates electricity by electrochemically reacting hydrogen gas produced through water electrolysis and converted into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process with oxygen.

배터리 관리부(330)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 배터리 관리부(330)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(331)에 저장하도록 제어한다. The battery management unit 330 does not require separate energy charging and supplies the generated electric energy as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system. The battery management unit 330 controls to store excess electricity in the battery 331 so that it does not require additional energy charging and can be driven without power supply.

이러한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용할 수 있다. This energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled.

일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 도 3과 같은 형태를 가질 수 있다. An energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment may have a shape as shown in FIG. 3 .

모터(340)는 배터리 관리부(330)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 3에 나타낸 워터체어 전동휠체어를 구동시킬 수 있다. 도 3에 나타낸 실시예에서는 모터(340)가 워터체어 전동휠체어의 전륜을 구동시키고, 핸들(350)을 이용하여 쉽게 방향 전환을 할 수 있다. The motor 340 may drive the water chair electric wheelchair shown in FIG. 3 by using the power supplied from the battery management unit 330 . In the embodiment shown in FIG. 3 , the motor 340 drives the front wheels of the water chair electric wheelchair, and the direction can be easily changed using the handle 350 .

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다. 4 is a view showing a bird's eye view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to another embodiment of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 수전해 처리부(411), 태양광 패널(412), 가스 제어부(413), 수소 정제부(414), 수소 저장부(415), 연료전지(420) 및 배터리 관리부(430)를 포함한다. As described above, the proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system includes a water electrolysis processing unit 411 , a solar panel 412 , a gas control unit 413 , a hydrogen purification unit 414 , and a hydrogen storage unit 415 . ), a fuel cell 420 and a battery management unit 430 .

태양광 패널(412)은 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용한다. 수전해 처리부(411)는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. 가스 제어부(413)는 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. 수소 정제부(414)는 발생된 수소를 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환고, 수소 저장부(415)에 정제된 수소가스를 저장한다. The solar panel 412 supplies power required for the initial water electrolysis treatment using solar energy and uses it as a reserve power. The water electrolysis treatment unit 411 is supplied with filtered and purified water to generate clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy. The gas control unit 413 controls and supplies the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis. The hydrogen purification unit 414 converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process, and stores the purified hydrogen gas in the hydrogen storage unit 415 .

연료전지(420)는 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성하고, 도 4와 같이 적층된 형태를 가질 수 있다. 연료전지(420)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The fuel cell 420 generates electric energy based on the supplied hydrogen gas, and may have a stacked form as shown in FIG. 4 . The fuel cell 420 generates electricity by electrochemically reacting hydrogen gas produced through water electrolysis and converted into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process with oxygen.

배터리 관리부(430)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 배터리 관리부(430)는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(431)에 저장하도록 제어한다. 모터(440)는 배터리 관리부(430)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 4에 나타낸 워터체어 전동휠체어를 구동시킬 수 있다.The battery management unit 430 does not require separate energy charging and supplies the generated electric energy as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system. The battery management unit 430 controls to store excess electricity in the battery 431 so that it does not require additional energy charging and can be driven without power supply. The motor 440 may drive the water chair electric wheelchair shown in FIG. 4 by using the power supplied from the battery management unit 430 .

이러한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용할 수 있다. This energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a power supply method of an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생산하여 에너지 생산 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어의 개발을 목적으로 한다. In the present invention, it is an object of the present invention to develop an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair that can produce and use energy in an eco-friendly way through water that can be easily obtained anywhere.

본 발명의 실시예에 따르면, 물을 통해 친환경적으로 수소를 생산하여 에너지 생산 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어를 개발할 수 있다. 개발된 워터체어 전동휠체어는 노인이나 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용될 수 있으며 종래 기술과는 달리 에너지 충전이 따로 필요하지 않다. 외부에서의 전원을 공급받지 않는 상태에서 공급된 용수를 이용하여 수전해를 통해 생산된 수소가스의 압력조절 및 수소가스 공급하고, 고분자 전해질 연료전지를 이용한 전력생산을 통한 운행을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to develop an energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair capable of producing and using energy by environmentally friendly hydrogen production through water. The developed water chair electric wheelchair can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled, and unlike the prior art, energy charging is not required. It is possible to control the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis and supply hydrogen gas using the supplied water in a state where no external power is supplied, and to operate through power generation using a polymer electrolyte fuel cell.

주입시키는 용수는 여과필터 등을 통해 정수 처리된 순수한 물로 정제하여 수전해 처리부로 공급한다. 물을 전기화학적으로 분해하여 수소와 산소를 발생시키는 시스템인 수전해 처리부를 이용하여 친환경적으로 수소를 생산한다. 제안하는 워터체어 전동휠체어는 생산된 수소를 이용하여 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 통해 전기를 생산하고 여분의 전기는 에너지 저장장치에 저장하여 외부의 전력 공급 없이 구동이 가능한 에너지 자립형 워터체어 전동휠체어다. 또한, 태양전지를 이용한 초기 수전해 구동에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용할 수 있다. The water to be injected is purified with purified water that has been purified through a filtration filter, etc. and supplied to the water electrolysis treatment unit. Hydrogen is produced in an environmentally friendly manner using the water electrolysis treatment unit, a system that electrochemically decomposes water to generate hydrogen and oxygen. The proposed water chair electric wheelchair generates electricity through a fuel cell that produces electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen using the produced hydrogen. The excess electricity is stored in an energy storage device and operated without external power supply. This is an energy-independent water chair electric wheelchair. In addition, it is possible to supply power required for the initial water electrolytic driving using the solar cell and use it as a reserve power.

제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 전력 공급 방법은 공급된 용수를 이용하여 수전해 처리를 수행하고, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하여 연료전지에 수소가스를 공급하는 단계(510), 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성하는 단계(520) 및 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계(530)를 포함할 수 있다. The proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system power supply method performs water electrolysis treatment using supplied water, and adjusts the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis treatment to supply hydrogen gas to the fuel cell. The step of supplying 510, the step 520 of generating electric energy based on the supplied hydrogen gas, and the generated electric energy without requiring separate energy charging are energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair supplying power for the system ( 530 ).

단계(510)에서, 수소 공급부는 공급된 용수를 이용하여 수전해 처리를 수행하고, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하여 연료전지에 수소가스를 공급한다. 태양광 패널은 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용한다. 수전해 처리부는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. 가스 제어부는 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. 수소 정제부는 발생된 수소를 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. 수소 저장부는 정제된 수소가스를 저장한다. In step 510, the hydrogen supply unit performs water electrolysis using the supplied water, and supplies hydrogen gas to the fuel cell by adjusting the pressure of hydrogen gas produced through the water electrolysis treatment. The solar panel uses solar energy to supply the power required for the initial water electrolysis treatment and use it as a reserve power. The water electrolysis treatment unit generates clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy by supplying filtered and purified water. The gas control unit controls and supplies the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis. The hydrogen refining unit converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen refining process. The hydrogen storage unit stores purified hydrogen gas.

단계(520)에서, 연료전지는 공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성한다. 연료전지는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. In step 520, the fuel cell generates electric energy based on the supplied hydrogen gas. Fuel cells produce electricity by electrochemically reacting hydrogen gas and oxygen, which are produced through water electrolysis and converted into high-purity, clean hydrogen gas through a hydrogen purification process.

단계(530)에서, 배터리 관리부는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 배터리 관리부는 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장하도록 제어한다. 이러한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 전력 공급 방법은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터에 적용할 수 있다. In step 530, the battery management unit does not require a separate energy charge, and supplies the generated electric energy as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system. The battery management unit controls to store excess electricity in the battery so that it does not require additional energy charging and can be driven without power supply. This energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system power supply method can be applied to an electric scooter for the elderly or the disabled.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.  또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.  이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.  예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.  또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.  소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.  소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodyed. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.  상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.  상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.  컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.  프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.  The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.  예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings as described above, various modifications and variations can be made from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (7)

에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템에 있어서,
공급된 용수를 이용하여 수전해 처리를 수행하고, 수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하여 연료전지에 수소가스를 공급하는 수소 공급부;
공급된 수소가스를 기반으로 전기에너지를 생성하는 연료전지; 및
별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 생성된 전기에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템을 위한 동력으로 공급하는 배터리 관리부
를 포함하고,
상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은 노인 또는 장애인을 위한 전동스쿠터로 활용 가능하고,
수소 공급부는,
태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 패널;
여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키는 수전해 처리부;
수전해 처리를 통해 생산된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급하는 가스 제어부;
발생된 수소가스를 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하는 수소 정제부; 및
정제된 수소가스를 저장하는 수소 저장부를 포함하고,
공급되는 용수는 여과필터를 통해 정수 처리된 순수한 물로 정제하여 수전해 처리부로 공급되며, 공급된 용수를 전기화학적으로 분해하여 수소와 산소를 발생시키는 수전해 처리부를 통해 부산물로 산소만을 배출하고,
상기 연료전지는,
수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 변환된 고순도의 청정 수소가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하고,
상기 배터리 관리부는,
별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장하도록 제어하고,
상기 태양광 패널에 의해 생성된 태양광 에너지는 상기 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 상기 예비 전력으로서 사용되고,
상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템은,
사용자가 탑승하는 의자부; 및
상기 사용자에 의한 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 방향 전환을 위한 핸들부
를 더 포함하고,
상기 태양광 패널은 상기 의자부의 등받이의 후면에 마련되고,
상기 수전해 처리부, 상기 가스 제어부, 상기 수소 정제부 및 상기 수소 저장부는 상기 의자부의 하부에 마련되고,
상기 용수는 상기 의자부의 하부에 마련되는 주입구를 통해 상기 여과필터를 통해 상기 수전해 처리부로 공급되고,
상기 배터리 및 상기 배터리 관리부는 상기 핸들부의 하부에 마련되고,
상기 연료전지는 상기 의자부와 상기 핸들부 사이의 공간으로서 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템의 전륜과 후륜 사이의 공간에 마련되는, 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터체어 전동휠체어 시스템.
In the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system,
a hydrogen supply unit that performs water electrolysis using the supplied water and supplies hydrogen gas to the fuel cell by regulating the pressure of hydrogen gas produced through the water electrolysis treatment;
a fuel cell generating electric energy based on the supplied hydrogen gas; and
Battery management unit that does not require separate energy charging and supplies the generated electric energy as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system
Including,
The energy independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be used as an electric scooter for the elderly or the disabled,
The hydrogen supply unit,
A solar panel for supplying power required for the initial water electrolysis treatment using solar energy and using it as a reserve power;
a water electrolysis treatment unit for generating clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy by supplying filtered and purified water;
a gas control unit for controlling and supplying the pressure of hydrogen gas produced through water electrolysis;
a hydrogen refining unit converting the generated hydrogen gas into high purity clean hydrogen gas through a hydrogen refining process; and
Includes a hydrogen storage unit for storing purified hydrogen gas,
The supplied water is purified with purified water through a filtration filter and supplied to the water electrolysis treatment unit, and only oxygen is discharged as a by-product through the water electrolysis treatment unit that electrochemically decomposes the supplied water to generate hydrogen and oxygen,
The fuel cell is
It produces electricity by electrochemically reacting oxygen with high-purity clean hydrogen gas produced through water electrolysis and converted through hydrogen purification process.
The battery management unit,
Controlling excess electricity to be stored in a battery so that the energy-independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system can be driven without the need for separate energy charging and power supply,
The solar energy generated by the solar panel is used as the power required for the initial water electrolysis treatment and the reserve power,
The energy independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system,
a chair on which the user rides; and
A handle part for changing the direction of the energy independent water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system by the user
Including more,
The solar panel is provided on the back of the chair part,
The water electrolysis processing unit, the gas control unit, the hydrogen purification unit and the hydrogen storage unit are provided under the chair unit,
The water is supplied to the water electrolysis treatment unit through the filtration filter through an inlet provided at the bottom of the chair unit,
The battery and the battery management unit are provided under the handle unit,
The fuel cell is a space between the chair part and the handle part and is provided in a space between the front wheels and the rear wheels of the energy self-sustaining water electrolysis fuel cell water chair electric wheelchair system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020190097336A 2019-08-09 2019-08-09 Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell KR102258978B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190097336A KR102258978B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190097336A KR102258978B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210017681A KR20210017681A (en) 2021-02-17
KR102258978B1 true KR102258978B1 (en) 2021-06-02

Family

ID=74731572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190097336A KR102258978B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102258978B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006068305A (en) * 2004-09-02 2006-03-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd Electric power-driven vehicle and oxygen enrichment apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3468555B2 (en) * 1993-09-28 2003-11-17 マツダ株式会社 Vehicle fuel cell system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006068305A (en) * 2004-09-02 2006-03-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd Electric power-driven vehicle and oxygen enrichment apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210017681A (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200095051A (en) Energy self-contained watercar system using electrolyzer and hydrogen fuel cell
US9954239B2 (en) Solid polymer power generation or electrolysis method and system
KR102258979B1 (en) Energy self-contained water cart using electrolyzer and hydrogen fuel cell
KR101749664B1 (en) Energy unit with safe and stable hydrogen storage
JP2015054994A (en) Method and system for electrolytic of solid polymer
KR102245475B1 (en) Energy Self-Contained Unmanned Aerial Vehicle using Electrolysis and Hydrogen Fuel Cell
JP5591249B2 (en) Fuel cell device
KR20130037500A (en) Power supply system of ocean facilities by using fuel cell
KR102258978B1 (en) Energy self-contained water chair electric wheelchair using electrolyzer and hydrogen fuel cell
KR102316035B1 (en) Energy self-contained waterpure system using electrolysis and hydrogen fuel cell
US20140023886A1 (en) Combined magnetohydrodynamic and electrochemical method and facility for namely electric power generation
JP2009224293A (en) Fuel cell system
JP6273601B2 (en) Solid polymer power generation method and system.
US20220190372A1 (en) Energy-independent water electrolysis fuel cell water cart
US20220118146A1 (en) Energy-independent water-based pure air cleaning system using water electrolytic-fuel cell
KR20210032345A (en) Energy self-contained watercar system using electrolyzer and hydrogen fuel cell
US20220131168A1 (en) Water-chair type electric wheelchair having energy-independent water electrolysis fuel cell
JP6186344B2 (en) Control method for fuel cell system and fuel cell vehicle
KR102614081B1 (en) Energy self-sufficient power supply system
KR102631615B1 (en) Self-contained hydrogen power system for electric car charging station
KR20240146144A (en) Electrolyser system connected with renweable energy
JP2010113980A (en) Fuel cell system
KR20240006097A (en) Eco-friendly power generation system for vehicles using carbon dioxide nanobubbles
JPS6241971Y2 (en)
JPH05275099A (en) Fuel cell generating device

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant