[go: up one dir, main page]

WO2017086749A1 - 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법 - Google Patents

재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2017086749A1
WO2017086749A1 PCT/KR2016/013367 KR2016013367W WO2017086749A1 WO 2017086749 A1 WO2017086749 A1 WO 2017086749A1 KR 2016013367 W KR2016013367 W KR 2016013367W WO 2017086749 A1 WO2017086749 A1 WO 2017086749A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
fuel cell
fuel
propulsion
driving
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/013367
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
안효정
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Aerospace Research Institute KARI
Original Assignee
Korea Aerospace Research Institute KARI
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 Korea Aerospace Research Institute KARI filed Critical Korea Aerospace Research Institute KARI
Priority to US15/777,824 priority Critical patent/US10707512B2/en
Priority to CN201680067610.0A priority patent/CN108292767B/zh
Publication of WO2017086749A1 publication Critical patent/WO2017086749A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72—Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L8/00—Electric propulsion with power supply from forces of nature, e.g. sun or wind
    • B60L8/003—Converting light into electric energy, e.g. by using photo-voltaic systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/30—Aircraft characterised by electric power plants
    • B64D27/34—All-electric aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/30—Aircraft characterised by electric power plants
    • B64D27/35—Arrangements for on-board electric energy production, distribution, recovery or storage
    • B64D27/353—Arrangements for on-board electric energy production, distribution, recovery or storage using solar cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/30—Aircraft characterised by electric power plants
    • B64D27/35—Arrangements for on-board electric energy production, distribution, recovery or storage
    • B64D27/355—Arrangements for on-board electric energy production, distribution, recovery or storage using fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/10—Air crafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • B64D2041/005—Fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a single propulsion system for a regenerative fuel cell and a single propulsion method using the same. More specifically, when operating an electric propulsion aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system, more energy is used than a single propulsion system.
  • the present invention relates to a single propulsion system for a regenerative fuel cell that can be secured for takeoff and other propulsion sources and a single propulsion method using the same.
  • Electric propulsion aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system typically use both solar and fuel cells simultaneously. For example, to fly for a long time, some of the energy obtained by solar cells is used as flight energy during the day, and the remaining energy is electrolyzed by water and stored in a tank in the form of hydrogen and oxygen gas, then at night without sun. The hydrogen and oxygen stored in the fuel cell are used to acquire power and maintain propulsion. That is, an electric propulsion aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system charges and discharges electricity using a fuel cell device and a water decomposition device that use reactants, oxides, or reducing materials as fuel.
  • RRC Regenerative Fuel Cell
  • Electric propulsion aircraft employing this Regenerative Fuel Cell (RFC) system use the most energy at takeoff.
  • Electric propulsion aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system not only take off during peak solar energy times, but also store hydrogen and oxygen gas at maximum pressure in the hydrogen and oxygen tanks to ensure maximum energy at takeoff. This is because the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen stored at the maximum pressure gives the maximum output. In other words, by storing hydrogen and oxygen gas at the maximum pressure, it is to secure sufficient power for takeoff through the electrochemical reaction.
  • the electric propulsion aircraft employing such a Regenerative Fuel Cell (RFC) system has to empty the water tank for storing water generated through the combination of hydrogen and oxygen, so that sufficient energy is not stored for takeoff. There is a problem that the degree of freedom of.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2004-0008414 (“Driving System of Unmanned Aerial Vehicle”, Publication Date January 31, 2004, hereinafter prior art) discloses an unmanned aerial vehicle using a solar cell and an internal combustion engine.
  • the prior art also has a problem that sufficient energy is not secured during takeoff.
  • an object of the present invention is to take off the aircraft by securing more energy than the conventional method through a single propulsion when operating an electric propulsion aircraft employing RFC (Regenerative Fuel Cell) system And other propulsion systems for regenerative fuel cells that can be used as a propulsion source and a single propulsion method using the same.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • the present invention relates to a single propulsion system for a regenerative fuel cell, comprising: a power supply unit 100 for producing or storing electricity; A fuel cell unit 200 connected to a fuel supply unit 201 for supplying hydrogen and oxygen and generating electricity and reactants using the hydrogen and oxygen; A control unit 300 for controlling to use any one of electricity generated by the power supply unit 100 or the fuel cell unit 200; A driving unit 400 for driving by using electricity of the power source unit 100 or the fuel cell unit 200; A fuel storage unit 500 in which fuel is accommodated or a reactant generated from the fuel cell unit 200 is stored; Propelling unit 600 for generating a driving force by using the fuel or reactants of the fuel storage unit 500; Characterized in that it comprises a.
  • the propulsion unit 600 is characterized in that it further comprises a catalyst unit 700 for catalytic reaction of the fuel or reactants of the fuel storage unit 500.
  • the fuel storage unit 500 is connected to the fuel storage unit 500, it characterized in that it further comprises a hydrogen peroxide tank 510 is accommodated in the hydrogen peroxide.
  • the controller 300 electrolyzes the reactants contained in the fuel storage unit 500 by using the electricity generated from the power supply unit 100 or stored electricity, and the hydrogen generated through the electrolysis. It is characterized in that the control to store the oxygen in the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220, respectively.
  • the fuel storage unit 500 is characterized in that the hydrogen peroxide solution in which water and hydrogen peroxide are mixed is accommodated, or the reactants generated by the fuel cell is accommodated.
  • the reactant is characterized in that any one selected from the hydrogen peroxide solution, water or hydrogen peroxide mixed with water and hydrogen peroxide.
  • the fuel supply unit 201 includes a hydrogen tank 210 in which hydrogen is accommodated, and an oxygen tank 220 in which oxygen is accommodated.
  • the single propulsion method using a single propulsion system for a regenerative fuel cell if a propulsion force is required, such as during take-off, the propulsion step of generating a propulsion force using the fuel or reactants contained in the fuel storage unit 500 (S100); And a driving step (S200) of driving the driving unit 400 by using electricity generated or stored by the power supply unit 100 or the fuel cell unit 200 when the fuel or the reactants are exhausted. do.
  • the propulsion step (S100) is characterized in that for generating a propulsion force by catalytic reaction of the fuel or reactants contained in the fuel storage unit 500.
  • the propulsion step (S100) is characterized in that the reaction mixture contained in the fuel storage unit 500 and the hydrogen peroxide contained in the hydrogen peroxide tank 510 connected to the fuel storage unit 500.
  • the driving unit 400 when the driving step (S200) generates electricity to the fuel cell unit 200, the driving unit 400 generates electricity by combining hydrogen and oxygen contained in the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220.
  • the driving step (S200) when using the electricity generated or stored through the power supply unit 100, the solar cell drive to drive the drive unit 400 using the electricity generated or stored by the power supply unit 100 Step S220; And an electrolysis step (S221) of using the part of electricity generated by the power supply unit 100 to electrolyze the reactants generated by the fuel cell unit 200. Characterized in that consists of.
  • a single propulsion system for a regenerative fuel cell and the single propulsion method using the same according to the present invention as described above, when taking off of an electric propulsion aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system, a single propulsion system is used.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a single propulsion system for a regenerative fuel cell according to the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram of another embodiment of a single propulsion system for a regenerative fuel cell according to the present invention.
  • FIG. 3 is a flow chart of a single propulsion method for a regenerative fuel cell according to the present invention.
  • Figure 1 is a configuration diagram of an embodiment of a single propulsion system for a regenerative fuel cell according to the present invention
  • Figure 2 is a configuration diagram of another embodiment of a single propulsion system for a regenerative fuel cell according to the present invention.
  • the single propulsion system for a regenerative fuel cell of the present invention includes a power supply unit 100, a fuel cell unit 200, a control unit 300, a driving unit 400, a fuel storage unit 500 and It comprises a propulsion unit (600).
  • the power supply unit 100 generates electricity or stores electricity.
  • the power supply unit 100 may be a renewable energy source such as a solar cell that generates electricity using solar energy, or may be a conventional energy storage device such as a battery that stores electricity.
  • the fuel cell unit 200 is a fuel cell that generates electricity and water using hydrogen and oxygen.
  • the fuel cell unit 200 is connected to a fuel supply unit 201 for supplying hydrogen and oxygen.
  • the fuel supply unit 201 may include, for example, a hydrogen tank 210 and an oxygen tank 220, and the fuel cell unit 200 is connected to the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220, respectively.
  • the hydrogen tank 210 is filled with hydrogen
  • the oxygen tank 220 is filled with oxygen. That is, hydrogen and oxygen contained in the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220 react in the fuel cell unit 200 to generate electricity and a reactant.
  • the electricity generated in this way is used to drive the driving unit 400, the reactants are moved to the fuel storage unit 500 and stored.
  • the reactant may be water or hydrogen peroxide.
  • the reactant may be an aqueous hydrogen peroxide solution in which water and hydrogen peroxide are mixed.
  • the control unit 300 controls the power unit 100 or the fuel cell unit 200 to generate electricity according to the situation.
  • the control unit 300 when the power supply unit 100 is a solar cell, the control unit 300 generates electricity to the solar cell during the day when the sun is present, and the generated electricity drives the driving unit 400 or stores fuel. Control to electrolyze the reactants contained in the portion 500. In addition, the controller 300 controls to store hydrogen and oxygen generated by electrolyzing the reactants in the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220, respectively.
  • the controller 300 controls to generate electricity by using a fuel cell at night.
  • the fuel cell unit 200 generates electricity by reacting hydrogen and oxygen contained in the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220, and the electricity drives the driving unit 400.
  • water is generated by the reaction of hydrogen and oxygen, the water is stored in the fuel storage unit 500.
  • the control unit 300 controls to electrolyze the reactants contained in the fuel storage unit 500 by using the electricity stored in the battery. If the propulsion force is required, the control unit 300 generates the propulsion force in the propulsion unit 600 using the fuel or the reactant accommodated in the fuel storage unit 500.
  • the driving unit 400 is driven by using the electricity generated from the power supply unit 100 or the fuel cell unit 200 or stored electricity.
  • the driving unit 400 is driven by using electricity generated from the solar cell during the day, and is driven by using electricity generated from the fuel cell unit 200 at night.
  • the driving unit 400 may be, for example, a propeller.
  • the fuel storage unit 500 may contain fuel or store reactants generated from the fuel cell unit 200.
  • the fuel storage unit 500 receives fuel therein.
  • the fuel may be mixed with water and hydrogen peroxide.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • the reactant may be any one selected from a solution of hydrogen peroxide mixed with water and hydrogen peroxide, water or hydrogen peroxide.
  • the fuel storage unit 500 is connected to a hydrogen peroxide tank 510 in which hydrogen peroxide is accommodated.
  • the fuel storage unit 500 accommodates only water, and hydrogen peroxide flows into the fuel storage unit 500 from the hydrogen peroxide tank 510 to mix water and hydrogen peroxide.
  • the mixed water and hydrogen peroxide thus generate a driving force through the catalytic reaction in the catalyst unit 700.
  • the propulsion unit 600 generates propulsion force using the fuel catalyzed by the catalyst unit 700. That is, the propulsion unit 600 is a propellant such as a rocket engine in an aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • the propulsion unit 600 generates the greatest propulsion force when the aircraft employing the Regenerative Fuel Cell (RFC) system takes off. Afterwards, since the driving force is not required during the flight, electricity is generated by the solar cell or the fuel cell to drive the driving unit 400 (propeller) to fly.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • the catalyst unit 700 serves to catalyze the fuel of the fuel storage unit 500. That is, the fuel of the fuel storage unit 500 is catalytically reacted to generate propulsion force in the propulsion unit 600.
  • FIG. 3 is a flowchart of a single propulsion method using a single propulsion system for a regenerative fuel cell.
  • a single propulsion method using a single propulsion system for a regenerative fuel cell will be described using an aircraft employing an RFC (Regenerative Fuel Cell) system driven using a solar cell and a fuel cell. do.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • the present invention takes off using a single propulsion agent during takeoff, and does not require much propulsion force during flight, so it uses the electricity generated from the solar cell and the fuel cell.
  • the single propulsion method using the single propulsion system for a regenerative fuel cell according to the present invention comprises a propulsion step (S100) and a driving step (S200).
  • Propulsion step (S100) generates a driving force by using the fuel contained in the fuel storage unit 500. That is, when the aircraft employing the RFC (Regenerative Fuel Cell) system takes off, a large propulsion force is generated using the fuel contained in the fuel storage unit 500 to take off.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • the fuel may be used in a state where water and hydrogen peroxide are mixed.
  • the fuel storage unit 500 is accommodated only in the water, it is also connected to the hydrogen peroxide tank 510. That is, hydrogen peroxide contained in the hydrogen peroxide tank 510 flows into the fuel storage unit 500, and water and hydrogen peroxide are mixed.
  • the propulsion step (S100) may generate a propulsion force by catalytic reaction of the fuel contained in the fuel storage unit 500.
  • the propulsion step (S100) using the fuel contained in the fuel storage unit 500 generates a propulsion force to take off.
  • all of the fuel contained in the fuel storage unit 500 may be consumed.
  • the water generated in the fuel cell is stored in the empty fuel storage unit 500.
  • RFC Regenerative Fuel Cell
  • an aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system may fly using a fuel cell through a driving step S200 at night without a sun.
  • the driving step (S200) comprises a fuel cell driving step (S210) and the reactant storage step (S211).
  • the fuel cell driving step S210 when electricity is generated by the fuel cell, electricity is generated by combining hydrogen and oxygen contained in the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220. The generated electricity is then used in drive 400 (propeller).
  • Reactant storage step (S211) is the water generated by the combination of hydrogen and oxygen in the fuel cell drive step (S210) is stored in the fuel storage unit 500. At this time, the water stored in the fuel storage unit 500 is electrolyzed when the solar cell is operated to generate electricity, is separated into hydrogen and oxygen.
  • an aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system flies using solar cells through a driving stage (S200) during the day when the sun is present.
  • the driving step (S200) consists of a solar cell driving step (S220) and the electrolysis step (S221).
  • the solar cell driving step S220 when electricity is generated by the solar cell, electricity is generated by the solar cell, and the generated electricity is used in the driving unit 400 (propeller).
  • the separated sorghum and oxygen are stored in the hydrogen tank 210 and the oxygen tank 220, respectively, and use hydrogen and oxygen when using a fuel cell.
  • the single propulsion system for a regenerative fuel cell of the present invention can be applied to automobiles, ships, other mobile devices and power supplies, as well as aircraft employing a Regenerative Fuel Cell (RFC) system.
  • RFC Regenerative Fuel Cell

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기 추진 항공기 운용 시 단일추진제를 통해 기존 방식보다 더 많은 에너지를 확보하여 항공기 이륙 및 그 외 추진원으로 활용할 수 있는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법에 관한 것이다.

Description

재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법
본 발명은 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기 추진 항공기 운용 시 단일추진제를 통해 기존 방식보다 더 많은 에너지를 확보하여 항공기 이륙 및 그 외 추진원으로 활용할 수 있는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법에 관한 것이다.
RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기추진 항공기는 일반적으로 태양전지와 연료전지를 동시에 사용한다. 예를 들어, 장시간 비행을 위하여 낮에는 태양전지로 획득한 에너지 중 일부를 비행 에너지로 사용하고, 잔여 에너지는 물을 전기분해하여 수소와 산소의 기체 형태로 탱크에 저장하였다가, 태양이 없는 밤에 연료전지로 저장했던 수소와 산소를 사용하여 전력을 획득한 후 추진력을 유지한다. 즉, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기추진 항공기는 반응물, 산화물 또는 환원물 등을 연료로 이용하는 연료전지장치와 물 분해장치를 사용하여 전기를 충전/방전한다.
이러한 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기추진 항공기는 이륙 시 가장 많은 에너지를 사용한다. RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기추진 항공기는 이륙 시 최대한 많은 에너지 확보가 가능하도록 태양에너지가 최대인 시간에 이륙할 뿐만 아니라 수소 및 산소 탱크에 수소와 산소 기체를 최대압으로 저장해 놓는다. 그 이유는 최대압으로 저장된 수소와 산소를 전기화학반응을 하게 되면 최대 출력을 얻을 수 있기 때문이다. 즉, 수소와 산소 기체를 최대압으로 저장함으로써, 전기화학반응을 통해 이륙 시 필요한 전력을 충분히 확보하기 위한 것이다. 또한, 이러한 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기추진 항공기는 수소와 산소의 결합을 통해 생성되는 물을 저장하기 위한 물탱크를 비워놓아야 하기 때문에, 이륙을 위하여 충분한 에너지가 저장되지는 못하여 설계의 자유도가 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제10-2004-0008414호(“무인항공기의 구동시스템”, 공개일 2004.01.31., 이하 선행기술)에 태양전지와 내연기관을 이용한 무인항공기에 대해 개시되어 있다. 하지만, 상기 선행기술도 이륙 시 충분한 에너지가 확보되지 못하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기 추진 항공기의 운용 시 단일추진제를 통해 기존 방식보다 더 많은 에너지를 확보하여 항공기 이륙 및 그 외 추진원으로 활용할 수 있는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템에 관한 것으로, 전기를 생산하거나, 저장하는 전원부(100); 수소와 산소를 공급하는 연료공급부(201)에 연결되며, 상기 수소와 산소를 이용하여 전기와 반응물을 생성하는 연료전지부(200); 상기 전원부(100) 또는 연료전지부(200)에서 생성되는 전기 중 어느 하나의 전기를 이용하도록 제어하는 제어부(300); 상기 전원부(100) 또는 연료전지부(200)의 전기를 이용하여 구동하는 구동부(400); 연료가 수용되거나, 상기 연료전지부(200)로부터 생성되는 반응물이 저장되는 연료저장부(500); 및 상기 연료저장부(500)의 연료 또는 반응물을 이용하여 추진력을 발생하는 추진부(600); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추진부(600)는 상기 연료저장부(500)의 연료 또는 반응물을 촉매 반응시키는 촉매부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료저장부(500)는 상기 연료저장부(500)와 연결되며, 내부에 과산화수소가 수용되는 과산화수소탱크(510)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(300)는 상기 전원부(100)에서 생성되는 전기 또는 저장되는 전기를 이용하여, 상기 연료저장부(500)에 수용되는 반응물을 전기분해하고, 상기 전기분해를 통해 생성되는 수소와 산소를 상기 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 각각 저장하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료저장부(500)는 내부에 물과 과산화수소가 혼합되는 과산화수소수용액이 수용되거나, 상기 연료전지에 의해 생성되는 반응물이 수용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응물은 물과 과산화수소가 혼합된 과산화수소수용액, 물 또는 과산화수소 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료공급부(201)는, 수소가 수용되는 수소탱크(210)와, 산소가 수용되는 산소탱크(220)를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템을 이용한 단일추진 방법은 이륙 시 등과 같이 추진력이 필요한 경우, 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료 또는 반응물을 이용하여 추진력을 발생시키는 추진단계(S100); 및 상기 연료 또는 반응물을 모두 소모한 경우, 전원부(100) 또는 연료전지부(200)에 의해 생성 또는 저장되는 전기를 이용하여 구동부(400)를 구동하는 구동단계(S200);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추진단계(S100)는 상기 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료 또는 반응물을 촉매 반응시켜 추진력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추진단계(S100)는 상기 연료저장부(500) 내부에 수용되는 반응물과, 상기 연료저장부(500)와 연결된 과산화수소탱크(510) 내부에 수용되는 과산화수소를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동단계(S200)는 상기 연료전지부(200)로 전기를 생성할 경우, 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 수용되는 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생성하여 구동부(400)를 구동시키는 연료전지구동단계(S210); 및 상기 연료전지구동단계(S210)에서 수소와 산소의 결합에 의해 생성되는 반응물을 연료저장부(500)에 저장하는 반응물저장단계(S211); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 구동단계(S200)는 상기 전원부(100)를 통해 생성 또는 저장된 전기를 이용할 경우, 상기 전원부(100)로 인해 생성된 전기 또는 저장된 전기를 이용하여 구동부(400)를 구동시키는 태양전지구동단계(S220); 및 상기 전원부(100)로 생성된 전기의 일부를 사용하여, 상기 연료전지부(200)에 의해 생성되는 반응물을 전기분해하는 전기분해단계(S221); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법에 의하면, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 전기 추진 항공기의 이륙 시, 단일추진제를 이용하여 기존 방식보다 더 많은 에너지를 확보함으로써, 부족한 추직력을 보완하여 이륙할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템의 일실시예의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템의 또 다른 실시예의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진 방법의 순서도
- 부호의 설명 -
100 : 전원부
200 : 연료전지부 201 : 연료공급부
210 : 수소탱크 220 : 산소탱크
300 : 제어부
400 : 구동부
500 : 연료저장부 510 : 과산화수소탱크
600 : 추진부
700 : 촉매부
S100 : 추진단계
S200 : 구동단계 S210 : 연료전지구동단계
S211 : 반응물저장단계 S220 : 태양전지구동단계
S221 : 전기분해단계
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템의 일실시예의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템의 또 다른 실시예의 구성도이다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템은 전원부(100), 연료전지부(200), 제어부(300), 구동부(400), 연료저장부(500) 및 추진부(600)를 포함하여 이루어진다.
전원부(100)는 전기를 생산하거나, 전기가 저장된다. 예를 들어, 상기 전원부(100)가 태양에너지를 이용하여 전기를 생산하는 태양전지와 같은 신재생에너지원일 수도 있고, 전기를 저장하는 배터리와 같은 통상의 에너지 저장장치일 수도 있다.
연료전지부(200)는 수소와 산소를 이용하여 전기와 물을 생성하는 연료전지이다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 연료전지부(200)는 수소와 산소를 공급하는 연료공급부(201)에 연결된다. 연료공급부(201)는 일예로 수소탱크(210)와 산소탱크(220)를 포함할 수 있고, 연료전지부(200)는, 수소탱크(210) 및 산소탱크(220)와 각각 연결된다. 상기 수소탱크(210)는 수소가 가득 수용되며, 상기 산소탱크(220)는 산소가 가득 수용된다. 즉, 상기 수소탱크(210) 및 산소탱크(220) 내부에 수용되는 수소 및 산소가 상기 연료전지부(200)에서 반응하여 전기와 반응물이 생성된다. 이렇게 생성된 전기는 구동부(400)를 구동하도록 사용되며, 반응물은 연료저장부(500)로 이동되어 저장된다. 이때, 상기 반응물은 물일 수도 있고, 과산화수소일 수도 있다. 또한, 상기 반응물은 물과 과산화수소가 혼합된 과산화수소수용액일 수도 있다.
제어부(300)는 상기 전원부(100) 또는 연료전지부(200)에서 상황에 따라 전기를 생성하도록 제어한다.
예를 들어, 상기 전원부(100)가 태양전지일 경우, 상기 제어부(300)는 태양이 있는 낮에는 태양전지로 전기를 생성하도록 하며, 이때 만들어진 전기는 구동부(400)를 구동시키거나, 연료저장부(500)에 수용되는 반응물을 전기분해시키도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(300)는 반응물을 전기분해하여 생성되는 수소와 산소를 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 각각 저장하도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(300)는 밤에 연료전지를 이용하여 전기를 생성하도록 제어한다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 연료전지부(200)는 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 수용되는 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생성하며, 상기 전기는 구동부(400)를 구동시킨다. 이때, 수소와 산소의 반응으로 물이 생성되는데, 상기 물은 연료저장부(500)에 저장된다.
또한, 상기 전원부(100)가 배터리일 경우, 상기 제어부(300)는 상기 배터리에 저장된 전기를 이용하여, 연료저장부(500)에 수용되는 반응물을 전기분해시키도록 제어한다. 만약, 추진력이 필요한 경우, 상기 제어부(300)는 연료저장부(500)에 수용되는 연료 또는 반응물을 이용하여 추진부(600)에서 추진력을 발생시키도록 한다.
구동부(400)는 상기 전원부(100) 또는 연료전지부(200)에서 생성된 전기 또는 저장된 전기를 이용하여 구동한다. 예를 들어 설명하면, 상기 구동부(400)는 낮에는 태양전지로부터 생성된 전기를 이용하여 구동되고, 밤에는 연료전지부(200)로부터 생성된 전기를 이용하여 구동된다. 이때, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기에서 구동부(400)는 일 예로 프로펠러일 수 있다.
연료저장부(500)는 연료가 수용되거나, 상기 연료전지부(200)로부터 생성되는 반응물이 저장되기도 한다.
도 1을 참조하여 일실시예로 설명하면, 상기 연료저장부(500)는 내부에 연료가 수용된다. 상기 연료는 물과 과산화수소가 혼합되어 수용되기도 한다. 이를 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기에 사용할 경우, 이륙 시 가장 많은 에너지를 필요로 할 때 사용한다. 즉, 본 발명의 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템을 이용한 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기는 이륙 시, 연료저장부(500)에 수용되는 연료를 촉매 반응시켜 추진부(600)에서 추진력을 발생시킨다. 또한, 상기 반응물은 물과 과산화수소가 혼합된 과산화수소수용액, 물 또는 과산화수소 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
도 2를 참조하여 또 다른 실시예로 설명하면, 상기 연료저장부(500)는 과산화수소가 수용되는 과산화수소탱크(510)와 연결된다. 이때, 상기 연료저장부(500)는 물만 수용되며, 상기 과산화수소탱크(510)로부터 과산화수소가 상기 연료저장부(500)로 유입되어, 물과 과산화수소가 혼합된다. 이렇게 혼합된 물과 과산화수소는 촉매부(700)에서 촉매반응을 통해 추진력을 발생시킨다.
추진부(600)은 상기 촉매부(700)에서 촉매반응한 연료를 이용하여 추진력을 발생시킨다. 즉, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기에서 추진부(600)은 로켓엔진과 같은 추진제이다.
이러한, 상기 추진부(600)은 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기가 이륙 할 때 가장 큰 추진력을 발생시킨다. 이후, 비행 중에는 많은 추진력이 필요하지 않지 때문에, 태양전지 또는 연료전지로 전기를 생산하여 구동부(400)(프로펠러)를 구동시켜 비행한다.
촉매부(700)은 상기 연료저장부(500)의 연료를 촉매 반응시키는 역할을 한다. 즉, 상기 연료저장부(500)의 연료를 촉매 반응시켜, 추진부(600)에서 추진력을 발생하게 한다.
이하에서는 상기에서 설명된 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템을 이용한 단일추진 방법에 대해 설명한다.
도 3은 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템을 이용한 단일추진 방법의 순서도이다.
도 3에서 보는 바오 같이, 본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템을 이용한 단일추진 방법은 태양전지와 연료전지를 이용하여 구동되는 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기를 예를 들어 설명한다.
앞서 설명한바와 같이, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기는 태양전지와 연료전지를 사용하여 비행한다.
그러나, 이륙 시 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기는 많은 추진력이 필요하다. 이를 해결하기 위해서 본 발명에서는 이륙 시 단일추진제를 사용하여 이륙하고, 비행 시에는 많은 추진력이 필요하지 않기 때문에, 태양전지와 연료전지에서 생성되는 전기를 이용하여 비행한다.
본 발명에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템을 이용한 단일추진 방법은 추진단계(S100) 및 구동단계(S200)로 이루어진다.
추진단계(S100)는 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료를 이용하여 추진력을 발생시킨다. 즉, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기가 이륙할 경우, 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료를 이용하여 큰 추진력을 발생시켜 이륙한다.
이때, 상기 연료를 물과 과산화수소가 혼합된 상태에서 사용하기도 한다.
또한, 상기 연료저장부(500)는 내부에 물만 수용되며, 과산화수소탱크(510)와 연결되기도 한다. 즉, 상기 과산화수소탱크(510) 내부에 수용되는 과산화수소가 연료저장부(500)로 유입되어, 물과 과산화수소가 혼합된다.
또한, 상기 추진단계(S100)는 상기 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료를 촉매반응시켜 추진력을 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기 추진단계(S100)는 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료를 사용하여, 추진력을 발생시켜 이륙한다. 이때, 상기 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료를 모두 소모하기도 한다. 이후, 비행 시, 연료전지에서 생성되는 물이 비워진 연료저장부(500)에 저장된다.
구동단계(S200)는 상기 추진단계(S100)를 통해 이륙한 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기가 일정한 추진력으로 비행할 경우, 많은 추진력이 필요하지 않기 때문에 태양전지 또는 연료전지로 비행한다.
예를 들어 설명하면, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기는 태양이 없는 밤에 구동단계(S200)를 통해 연료전지를 사용하여 비행한다. 이때, 상기 구동단계(S200)는 연료전지구동단계(S210)와 반응물저장단계(S211)로 이루어진다.
연료전지구동단계(S210)는 상기 연료전지로 전기를 생성할 경우, 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 수용되는 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생성한다. 이후, 생성된 전기는 구동부(400)(프로펠러)에서 사용된다.
반응물저장단계(S211)는 상기 연료전지구동단계(S210)에서 수소와 산소의 결합에 의해 생성되는 물이 연료저장부(500)에 저장된다. 이때, 상기 연료저장부(500)에 저장된 물은 태양전지가 가동되어 전기가 생성될 때, 전기분해되어 수소와 산소로 분리된다.
반면, RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기는 태양이 있는 낮에 구동단계(S200)를 통해 태양전지를 사용하여 비행한다. 이때, 상기 구동단계(S200)는 태양전지구동단계(S220)와 전기분해단계(S221)로 이루어진다.
태양전지구동단계(S220)는 상기 태양전지로 전기를 생성할 경우, 상기 태양전지에 의해 전기가 생성되고, 이렇게 생성된 전기는 구동부(400)(프로펠러)에서 사용된다.
전기분해단계(S221)는 상기 태양전지로 생성된 전기의 일부를 사용하여, 상기 연료전지에 의해 생성되는 물을 전기분해하여, 수소와 산소로 분리한다. 이때, 분리된 수수와 산소는 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 각각 저장되고, 연료전지를 사용할 경우 수소와 산소를 사용한다.
본 발명의 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템은 RFC(Regenerative Fuel Cell) 시스템을 채용한 항공기뿐만 아니라, 자동차, 선박, 기타 이동기기 및 전원장치 등에 적용할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (11)

  1. 전기를 생산하거나, 저장하는 전원부(100);
    수소와 산소를 공급하는 연료공급부(201)에 연결되며, 상기 수소와 산소를 이용하여 전기와 반응물을 생성하는 연료전지부(200);
    상기 전원부(100) 또는 연료전지부(200)에서 생성되는 전기 중 어느 하나의 전기를 이용하도록 제어하는 제어부(300);
    상기 전원부(100) 또는 연료전지부(200)의 전기를 이용하여 구동하는 구동부(400);
    연료가 수용되거나, 상기 연료전지부(200)로부터 생성되는 반응물이 저장되는 연료저장부(500); 및
    상기 연료저장부(500)의 연료 또는 반응물을 이용하여 추진력을 발생하는 추진부(600);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 추진부(600)는
    상기 연료저장부(500)의 연료 또는 반응물을 촉매 반응시키는 촉매부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연료저장부(500)는
    상기 연료저장부(500)와 연결되며, 내부에 과산화수소가 수용되는 과산화수소탱크(510)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는
    상기 전원부(100)에서 생성되는 전기 또는 저장되는 전기를 이용하여, 상기 연료저장부(500)에 수용되는 반응물을 전기분해하고, 상기 전기분해를 통해 생성되는 수소와 산소를 상기 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 각각 저장하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 연료저장부(500)는
    내부에 물과 과산화수소가 혼합되는 과산화수소수용액이 수용되거나, 상기 연료전지에 의해 생성되는 반응물이 수용되는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반응물은
    물과 과산화수소가 혼합된 과산화수소수용액, 물 또는 과산화수소 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템.
  7. 제 1항에 따른 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템을 이용한 단일추진 방법에 있어서,
    추진력이 필요한 경우, 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료 또는 반응물을 이용하여 추진력을 발생시키는 추진단계(S100); 및
    상기 연료 또는 반응물을 모두 소모한 경우, 전원부(100) 또는 연료전지부(200)에 의해 생성 또는 저장되는 전기를 이용하여 구동부(400)를 구동하는 구동단계(S200);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 추진단계(S100)는
    상기 연료저장부(500) 내부에 수용되는 연료 또는 반응물을 촉매 반응시켜 추진력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 추진단계(S100)는
    상기 연료저장부(500) 내부에 수용되는 반응물과, 상기 연료저장부(500)와 연결된 과산화수소탱크(510) 내부에 수용되는 과산화수소를 혼합하는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 구동단계(S200)는
    상기 연료전지부(200)로 전기를 생성할 경우, 수소탱크(210)와 산소탱크(220)에 수용되는 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생성하여 구동부(400)를 구동시키는 연료전지구동단계(S210); 및
    상기 연료전지구동단계(S210)에서 수소와 산소의 결합에 의해 생성되는 반응물을 연료저장부(500)에 저장하는 반응물저장단계(S211);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 구동단계(S200)는
    상기 전원부(100)를 통해 생성 또는 저장된 전기를 이용할 경우, 상기 전원부(100)로 인해 생성된 전기 또는 저장된 전기를 이용하여 구동부(400)를 구동시키는 태양전지구동단계(S220); 및
    상기 전원부(100)로 생성된 전기의 일부를 사용하여, 상기 연료전지부(200)에 의해 생성되는 반응물을 전기분해하는 전기분해단계(S221);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생형 연료전지용 단일추진 방법.
PCT/KR2016/013367 2015-11-19 2016-11-18 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법 Ceased WO2017086749A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/777,824 US10707512B2 (en) 2015-11-19 2016-11-18 Monopropellant system for regenerative fuel cell and method for mono-propulsion using same
CN201680067610.0A CN108292767B (zh) 2015-11-19 2016-11-18 用于再生型燃料电池的单组元推进剂系统及利用其的单组元推进方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0162524 2015-11-19
KR1020150162524A KR101644101B1 (ko) 2015-11-19 2015-11-19 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017086749A1 true WO2017086749A1 (ko) 2017-05-26

Family

ID=56617887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/013367 Ceased WO2017086749A1 (ko) 2015-11-19 2016-11-18 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10707512B2 (ko)
KR (1) KR101644101B1 (ko)
CN (1) CN108292767B (ko)
WO (1) WO2017086749A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101644101B1 (ko) 2015-11-19 2016-07-29 한국항공우주연구원 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법
CN110963052A (zh) * 2018-09-30 2020-04-07 中国航发商用航空发动机有限责任公司 分布式推进系统、飞行器以及推进方法
EP3734785B1 (en) * 2019-05-02 2022-07-06 Airbus Defence and Space GmbH Energy management system for minimum fuel cell load, aircraft having an energy management system and method for ensuring minimum fuel cell load
DE102020128007A1 (de) * 2020-10-23 2022-04-28 Arianegroup Gmbh Raketenantrieb, Verfahren sowie Raumfahrzeug
DE102021110378B4 (de) 2021-04-23 2023-03-16 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebssystem eines Luftfahrzeugs, Luftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs
KR102448960B1 (ko) * 2021-09-23 2022-09-29 주식회사 델타엑스 수소 연료 자동차 및 과산화수소 순환 환경

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003505641A (ja) * 1999-07-26 2003-02-12 キネテイツク・リミテツド 過酸化水素に基づく推進システム
JP2005053353A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Chube Univ 飛行船
JP2010144203A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc 過酸化水素製造用のカソード
KR20120077462A (ko) * 2010-12-30 2012-07-10 삼성중공업 주식회사 연료전지시스템 및 이를 구비한 선박
US8282045B2 (en) * 2009-02-24 2012-10-09 Thales Craft and method of coupling a propulsion system to a regenerative fuel cell system
KR101644101B1 (ko) * 2015-11-19 2016-07-29 한국항공우주연구원 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040008414A (ko) 2002-07-18 2004-01-31 현대모비스 주식회사 무인항공기의 구동시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003505641A (ja) * 1999-07-26 2003-02-12 キネテイツク・リミテツド 過酸化水素に基づく推進システム
JP2005053353A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Chube Univ 飛行船
JP2010144203A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc 過酸化水素製造用のカソード
US8282045B2 (en) * 2009-02-24 2012-10-09 Thales Craft and method of coupling a propulsion system to a regenerative fuel cell system
KR20120077462A (ko) * 2010-12-30 2012-07-10 삼성중공업 주식회사 연료전지시스템 및 이를 구비한 선박
KR101644101B1 (ko) * 2015-11-19 2016-07-29 한국항공우주연구원 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN108292767B (zh) 2021-02-19
US10707512B2 (en) 2020-07-07
CN108292767A (zh) 2018-07-17
US20180337418A1 (en) 2018-11-22
KR101644101B1 (ko) 2016-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017086749A1 (ko) 재생형 연료전지용 단일추진제 시스템 및 이를 이용한 단일추진 방법
US6445080B1 (en) Electric vehicle
US10840529B2 (en) Method for generating energy and energy generation device for mobile applications
US8640439B2 (en) Hybrid drive for an aircraft
US20030205641A1 (en) Solid oxide regenerative fuel cell for airplane power generation and storage
US6255009B1 (en) Combined cycle power generation using controlled hydrogen peroxide decomposition
AU2011356248B2 (en) Floating or submerging device with an electrolyser
EP3418674B1 (en) Pulsed power hybrid electric unmanned underwater vehicle propulsion system
JP2005536174A (ja) 車両の推進に使用される金属−空気変換装置の再充電システム及び方法
JP2015137092A (ja) パラレルハイブリット方式によるマルチローター航空機
KR20180000639A (ko) 하이브리드 컨트롤러를 구비한 수소연료전지 드론
DK202100004Y3 (da) Mobilt opladningssystem for køretøjer, som anvender elektrisk traktion
CN110758708A (zh) 一种舰船燃料电池混合推进系统和能量控制方法
WO2023048427A1 (ko) 수소 연료전지를 동력원으로 하는 콤바인 플랫폼
CN113428334B (zh) 一种船用燃料电池顶推船-驳船混合动力系统及其控制方法
WO2021040297A1 (ko) 모듈화된 선박용 전기 추진 장치
US20060071630A1 (en) Hybrid power system
WO2020213831A1 (ko) 하이브리드 드론
JP2015196408A (ja) 燃料電池船
CN107585316A (zh) 一种用于高空无人机的新能源混合供电系统
US20230044838A1 (en) Mobile electric vehicle charging system
WO2022124661A1 (ko) 연료전지 기반의 다중 전원 시스템
KR20200049248A (ko) 하이브리드 선박
KR102426938B1 (ko) 하이브리드 선박
CN208923829U (zh) 供电系统及飞行器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16866701

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15777824

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16866701

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1