[发明专利]氢气产生装置及控制氢气产生量的燃料电池发电系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年2月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2007-0017343号、以及于2007年8月23日提交的韩国专利申请第2007-0085142号的优先权，将其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种氢气产生装置(制氢装置，hydrogen generatingapparatus)，更具体地说，涉及一种可以控制供应给燃料电池的氢气的产生量的氢气产生装置。

背景技术

燃料电池指的是通过电化学反应将燃料(氢气、LNG、LPG、甲醇等)和空气的化学能直接转换成电和/或热的能量转换装置。与需要燃料燃烧、蒸汽产生、或者涡轮机或发电机(power generator)的常规发电技术不同，燃料电池技术不需要燃烧过程或驱动装置(driving device)，从而增加了能量效率并控制了环境问题。

图1说明了燃料电池的工作结构。

参照图1，燃料电池100由作为燃料极(fuel pole)110的阳极和作为空气极130的阴极构成。燃料极110提供有氢分子(H₂)，并将它们分解成氢离子(H⁺)和电子(e^-)。氢离子(H⁺)穿过为电解质层的膜(隔膜，membrane)120向空气极130移动。电子通过外电路140移动以产生电流。在空气极130中，氢离子和电子与空气中的氧分子结合，产生水分子。下列化学式代表在燃料电池100中发生的上述化学反应。

化学式1

燃料极110：H₂→2H⁺+2e^-

空气极130：1/2O₂+2H⁺+2e^-→H₂O

总反应：H₂+1/2O₂→H₂O

简而言之，通过将由于分解的电子的流动产生的电流供应给外电路140，燃料电池100起电池的作用。这样的燃料电池100几乎不会放出大气污染物如SO_x和NO_x并且产生很小的噪音和振动。

同时，为了在燃料极110中产生电子，燃料电池100需要可以将普通燃料转变成氢气的氢气产生装置。

然而，通常被称为氢气产生装置的氢气储存罐(贮氢罐，hydrogen storage tank)，占用很大的空间，并且应该小心保存。

此外，因为便携式电子装置，如移动电话和笔记本式计算机，需要大容量功率，所以燃料电池必须具有大容量并且表现出高性能同时是小型的。

为了满足上述需要，由国际民间航空组织(International CivilAviation Organization，ICAO)允许带入飞机的甲醇或甲酸被用于燃料重整(fuel reforming)，或者直接使用甲醇、乙醇、或甲酸作为用于燃料电池的燃料。

然而，前一种情况需要高的重整温度，具有复杂的系统，消耗驱动功率，并且包含除了纯氢气之外的杂质(例如，CO₂和CO)。后一种情况由于在阳极中化学反应的低速度和碳氢化合物穿过膜的渗透(cross-over)而降低了功率密度。

发明内容

本发明提供了一种氢气产生装置，燃料电池发电系统，控制氢气产生的量的方法，以及记录有执行方法的程序的记录介质，该方法可以在室温下通过电化学反应产生纯氢气。

本发明还提供了一种氢气产生装置，燃料电池发电系统，控制氢气产生的量的方法，以及记录有执行方法的程序的记录介质，该方法可以在没有单独的BOP(周边设备，Balance of Plant)单元同时保持简单结构的情况下控制氢气产生的量。

本发明还提供了一种氢气产生装置，燃料电池发电系统，控制氢气产生的量的方法，以及记录有执行方法的程序的记录介质，该方法是经济的和对生态环境友好的。

本发明还提供了一种氢气产生装置，燃料电池发电系统，控制氢气产生的量的方法，以及记录有执行方法的程序的记录介质，该方法可以利用开关的开/关时间和/或开/关频率控制氢气产生的量。

此外，本发明提供了一种氢气产生装置，燃料电池发电系统，控制氢气产生的量的方法，以及记录有执行方法的程序的记录介质，该方法仅通过打开开关就可以防止浪费或过剩的氢气泄漏到空气中的危险，并且通过不使用气泵或液泵而降低噪音和功率消耗。