(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) C25B 1/04 (2006.01) C25B 13/08 (2006.01) C25B 15/02 (2006.01) C25B 9/04 (2006.01) C25B 9/10 (2006.01) C25B 9/18 (2006.01) (52) CPC 특허분류 C25B 1/04 (2013.01) C25B 13/08 (2013.01) (21) 출원번호 10-2016-0060937 (22) 출원일자 2016 년 05 월 18 일 심사청구일자 (56) 선행기술조사문헌 JP2010162544 A* 2016 년 05 월 18 일 Pierre Millet 등. Chemical engineering transactions. 2014. vol.41, pp.7~12 US05268081 A KR1020060095182 A * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2017년04월06일 (11) 등록번호 10-1724060 (24) 등록일자 2017년03월31일 (73) 특허권자 주식회사두산 서울특별시중구장충단로 275 ( 을지로 6 가, 두산타워 ) (72) 발명자 안철수 경기도성남시분당구미금로 177, 305 동 502 호 ( 구미동, 까치마을신원아파트 ) 강태곤 경기도안성시공도읍진사길 32, 101 동 605 호 ( 주은청설아파트 ) (74) 대리인 유미특허법인 전체청구항수 : 총 11 항심사관 : 김대영 (54) 발명의명칭알칼리수전해장치및이의운전방법 (57) 요약 알칼리수전해장치및이의운전방법이개시된다. 알칼리수전해장치는수전해스택, 전압인가부, 전압제거부, 및제어부를포함한다. 수전해스택은복수의막 - 전극접합체를포함하며, 알칼리수용액을전기분해하여수소와산소를발생시킨다. 전압인가부는수전해스택으로전기분해에필요한전압을출력한다. 전압제거부는수전해스택이무부하상태일때수전해스택과통전되어수전해스택의잔류전압을소모하여제거한다. 제어부는수전해스택, 전압인가부, 및전압제거부의작동을제어한다. 대표도 - 도 1-1 -
(52) CPC 특허분류 C25B 15/02 (2013.01) C25B 9/04 (2013.01) C25B 9/10 (2013.01) C25B 9/18 (2013.01) Y02E 60/366 (2013.01) 이발명을지원한국가연구개발사업 과제고유번호 20143010031770 부처명 연구관리전문기관 연구사업명 연구과제명 기여율 1/1 산업통상자원부 에너지기술개발사업 한국에너지기술평가원 연료독립형 3kW 급연료전지백업전원개발및실증 주관기관 현대제철주식회사 연구기간 2014.06.01~2017.05.31-2 -
명세서청구범위청구항 1 복수의막-전극접합체를포함하며, 전해액탱크로부터공급받은알칼리수용액을전기분해하여수소와산소를발생시키기위한수전해스택 ; 상기수전해스택으로전기분해에필요한전압을출력하는전압인가부 ; 상기수전해스택이무부하상태일때상기수전해스택과통전되어상기수전해스택의잔류전압을소모하여제거하는전압소모장치 ; 및상기수전해스택, 상기전압인가부, 및상기전압소모장치의작동을제어하는제어부를포함하며, 상기전압소모장치는상기전해액탱크에설치된보조히터로구성되는알칼리수전해장치. 청구항 2 제1항에있어서, 상기수전해스택이무부하상태일때상기제어부에의해턴-온되어상기전압소모장치와상기수전해스택을통전시키는스위치를더포함하는알칼리수전해장치. 청구항 3 복수의막-전극접합체를포함하며, 방열기가설치된배관을통해전해액탱크로부터공급받은알칼리수용액을전기분해하여수소와산소를발생시키기위한수전해스택 ; 상기수전해스택으로전기분해에필요한전압을출력하는전압인가부 ; 상기수전해스택이무부하상태일때상기수전해스택과통전되어상기수전해스택의잔류전압을소모하여제거하는전압소모장치 ; 및상기수전해스택, 상기전압인가부, 및상기전압소모장치의작동을제어하는제어부를포함하며, 상기전압소모장치는상기방열기에설치된냉각팬으로구성되는알칼리수전해장치. 청구항 4 제3항에있어서, 상기수전해스택이무부하상태일때상기제어부에의해턴-온되어상기전압소모장치와상기수전해스택을통전시키는스위치를더포함하는알칼리수전해장치. 청구항 5 제1항내지제4항중어느한항에있어서, 상기복수의막-전극접합체각각은음이온교환막을포함하는알칼리수전해장치. 청구항 6 정지시퀀스시작과동시에전해액탱크의히터가오프 (off) 되고, 전압인가부의출력전압이낮아지는제1 단계 ; 제어부에서수전해스택의전압을감지하여감지전압과제1 기준전압을비교하는제2 단계 ; 상기감지전압이상기제1 기준전압이하이면상기전압인가부가오프 (off) 되고, 전압소모장치가상기수전해스택과통전되어상기수전해스택의잔류전압을소모하는제3 단계 ; - 3 -
상기제어부에서상기감지전압과제2 기준전압을비교하는제4 단계 ; 및상기감지전압이상기제2 기준전압이하이면전해액순환펌프와상기전압소모장치가오프 (off) 되는제5 단계를포함하는알칼리수전해장치의운전방법. 청구항 7 제6항에있어서, 상기수전해스택은음이온교환막을구비한단위셀을포함하며, 상기제1 기준전압은상기단위셀의이론적인전해전압보다높고, 상기제2 기준전압은상기단위셀의이론적인전해전압보다낮은알칼리수전해장치의운전방법. 청구항 8 제6항에있어서, 상기제1 단계내지상기제4 단계에서, 상기수전해스택은방열기가설치된배관을통해상기전해액탱크로부터알칼리수용액을공급받으며, 상기제3 단계에서, 상기전압소모장치는상기전해액탱크에설치된보조히터또는상기방열기에설치된냉각팬으로구성되는알칼리수전해장치의운전방법. 청구항 9 제8항에있어서, 상기제3 단계에서, 상기제어부는상기수전해스택에연결설치된퍼지밸브를온 (on) 시켜상기수전해스택의내부압력을낮추며, 상기냉각팬을온 (on) 시켜알칼리수용액을냉각시키는알칼리수전해장치의운전방법. 청구항 10 제9항에있어서, 상기제4 단계는, 상기감지전압이상기제2 기준전압이하일때상기퍼지밸브를오프 (off) 시키고, 상기제어부에서상기수전해스택의온도를감지하여감지온도와설정온도를비교하는과정을더포함하는알칼리수전해장치의운전방법. 청구항 11 제10항에있어서, 상기제5 단계는상기감지온도가상기설정온도이하일때수행되며, 상기제5 단계에서상기냉각팬이오프 (off) 되는알칼리수전해장치의운전방법. 발명의설명 [0001] 기술분야 본발명은알칼리수전해장치에관한것으로서, 보다상세하게는수전해스택의열화를억제하기위한알칼리 수전해장치및이의운전방법에관한것이다. [0002] 배경기술수전해 (water electrolysis) 장치에의한수소에너지는효율이높고, 연료 ( 물 ) 가풍부하며, 질소산화물 (NOx) 이나황산화물 (SOx) 같은공해물질의배출이없는장점이있다. 수소는순수를전기분해하거나알칼리수용액을전기분해하는방식으로생산될수있다. - 4 -
[0003] [0004] [0005] 알칼리수전해방식중음이온교환막 (Anion Exchange Membrane, AEM) 을사용하는방식이있다. AEM 방식에서단위셀은음이온교환막과, 음이온교환막의일측에형성된애노드전극과, 음이온교환막의타측에형성된캐소드전극을포함한다. 복수의단위셀이직렬로적층되어수전해스택을구성하며, 수전해스택은전해액탱크로부터알칼리수용액 (KOH 또는 NaOH) 을공급받는다. AEM 방식에서, 알칼리수용액 (NaOH 또는 KOH) 에서분해된수산화이온은애노드전극에서촉매반응하여산소, 물, 전자를발생시키고, 전자는외부도선을따라캐소드전극으로이동한다. 캐소드전극에서는전자와물이촉매반응하여수소와수산화이온을발생시킨다. 알칼리수전해장치가임의로정지되면, 수전해스택으로전압공급은중지되지만알칼리수용액이스택내부를지속적으로순환하면서수전해스택의온도가낮아진다. 이러한무부하상태에서수전해스택에는잔류전압이존재하게되며, 잔류전압이애노드및캐소드전극의촉매와음이온교환막의열화를가속화시킨다. 그리고이는알칼리수전해장치의성능과수명저하로이어진다. 발명의내용 [0006] 해결하려는과제본발명은정지시에수전해스택이무부하상태에노출되지않도록함으로써전극촉매와음이온교환막의열화를억제하며, 수전해스택의내구성을향상시킬수있는알칼리수전해장치및이의운전방법을제공하고자한다. [0007] [0008] [0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] [0015] 과제의해결수단본발명의일실시예에따른알칼리수전해장치는수전해스택, 전압인가부, 전압제거부, 및제어부를포함한다. 수전해스택은복수의막-전극접합체를포함하며, 알칼리수용액을전기분해하여수소와산소를발생시킨다. 전압인가부는수전해스택으로전기분해에필요한전압을출력한다. 전압제거부는수전해스택이무부하상태일때수전해스택과통전되어수전해스택의잔류전압을소모하여제거한다. 제어부는수전해스택, 전압인가부, 및전압제거부의작동을제어한다. 전압제거부는전압소모장치와, 수전해스택이무부하상태일때제어부에의해턴-온되어전압소모장치와수전해스택을통전시키는스위치를포함할수있다. 수전해스택은전해액탱크로부터알칼리수용액을공급받을수있으며, 전압소모장치는전해액탱크에설치되는보조히터로구성될수있다. 다른한편으로, 수전해스택은방열기가설치된배관을통해전해액탱크로부터알칼리수용액을공급받을수있으며, 전압소모장치는방열기에설치된냉각팬으로구성될수있다. 복수의막-전극접합체각각은음이온교환막을포함할수있다. 본발명의일실시예에따른알칼리수전해장치의운전방법은, 정지시퀀스시작과동시에전해액탱크의히터가오프 (off) 되고, 전압인가부의출력전압이낮아지는제1 단계와, 제어부에서수전해스택의전압을감지하여감지전압과제1 기준전압을비교하는제2 단계와, 감지전압이제1 기준전압이하이면전압인가부가오프 (off) 되고, 전압소모장치가수전해스택과통전되어수전해스택의잔류전압을소모하는제3 단계와, 제어부에서감지전압과제2 기준전압을비교하는제4 단계와, 감지전압이제2 기준전압이하이면전해액순환펌프와전압소모장치가오프 (off) 되는제5 단계를포함한다. 수전해스택은음이온교환막을구비한단위셀을포함할수있다. 제1 기준전압은단위셀의이론적인전해전압보다높을수있고, 제2 기준전압은단위셀의이론적인전해전압보다낮을수있다. 제1 단계내지제4 단계에서, 수전해스택은방열기가설치된배관을통해전해액탱크로부터알칼리수용액을공급받을수있다. 제3 단계에서, 전압소모장치는전해액탱크에설치된보조히터또는방열기에설치된냉각팬으로구성될수있다. 제3 단계에서, 제어부는수전해스택에연결설치된퍼지밸브를온 (on) 시켜수전해스택의내부압력을낮출수있고, 냉각팬을온 (on) 시켜알칼리수용액을냉각시킬수있다. 제4 단계는, 감지전압이제2 기준전압이하일때퍼지밸브를오프 (off) 시키고, 제어부에서수전해스택의온도를감지하여감지온도와설정온도를비교하는과정을더포함할수있다. 제5 단계는감지온도가설정온 - 5 -
도이하일때수행될수있으며, 제 5 단계에서냉각팬이오프 (off) 될수있다. [0016] 발명의효과본발명의실시예에따르면, 알칼리수전해장치는전압제거부를이용하여수전해스택의잔류전압을소모하여제거한다. 따라서수전해스택이무부하상태에노출되지않도록하여애노드및캐소드전극의촉매와음이온교환막의열화를방지할수있으며, 그결과수명과내구성을향상시킬수있다. [0017] 도면의간단한설명 도 1 은본발명의일실시예에따른수전해장치의구성도이다. 도 2는도 1에도시한수전해스택중하나의단위셀을도시한개략단면도이다. 도 3은도 1에도시한전압소모장치의제1 실시예를나타낸구성도이다. 도 4는도 1에도시한전압소모장치의제2 실시예를나타낸구성도이다. 도 5는본발명의일실시예에따른알칼리수전해장치의정지시운전방법을나타낸순서도이다. [0018] [0019] [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] 발명을실시하기위한구체적인내용이하, 첨부한도면을참고로하여본발명의실시예에대하여본발명이속하는기술분야에서통상의지식을가진자가용이하게실시할수있도록상세히설명한다. 본발명은여러가지상이한형태로구현될수있으며여기에서설명하는실시예에한정되지않는다. 명세서전체에서어떤부분이어떤구성요소를 " 포함 " 한다고할때이는특별히반대되는기재가없는한다른구성요소를더포함할수있는것을의미한다. 도면에나타난각구성의크기및두께등은설명의편의를위해임의로나타낸것이므로, 본발명은도시한바로한정되지않는다. 도 1은본발명의일실시예에따른수전해장치의구성도이다. 도 1을참고하면, 수전해장치 (100) 는수전해스택 (10), 전해액공급부 (20), 전압인가부 (30), 전압제거부 (40), 및제어부 (50) 를포함한다. 수전해스택 (10) 은복수의단위셀이직렬로연결및적층된구성으로이루어진다. 도 2는도 1에도시한수전해스택중하나의단위셀을도시한개략단면도이다. 도 2를참고하면, 수전해스택 (10) 의단위셀은막-전극접합체 (11) 와, 막-전극접합체 (11) 의양측에배치된한쌍의분리판 (17) 을포함한다. 막-전극접합체 (11) 는음이온교환막 (12) 과, 음이온교환막 (12) 의일측에밀착된애노드전극 (13) 과, 음이온교환막 (12) 의타측에밀착된캐소드전극 (14) 을포함한다. 애노드및캐소드전극 (13, 14) 각각은전도성다공체로이루어진전극지지체 (131, 141) 와, 음이온교환막 (12) 을향한전극지지체 (131, 141) 의일면에형성된촉매층 (132, 142) 으로구성된다. 애노드및캐소드전극 (13, 14) 의외측에는전도성다공체로이루어진가스확산층 (15) 이위치할수있고, 막- 전극접합체 (10) 의가장자리에는밀봉을위한가스켓 (16) 이고정될수있다. 분리판 (17) 은금속판으로서이웃한두개의막-전극접합체 (11) 를직렬로연결함과동시에막-전극접합체 (11) 를견고하게지지한다. 이웃한두개의막-전극접합체 (11) 사이에하나의분리판 (17) 이위치할수있으며, 이를바이폴라플레이트 (bipolar plate) 라한다. 분리판 (17) 에는도시하지않은유로가형성되어막-전극접합체 (11) 로알칼리수용액을공급한다. 도 1과도 2를참고하면, 전해액공급부 (20) 는알칼리수용액을저장하는전해액탱크 (21) 와, 전해액탱크 (21) 의알칼리수용액을수전해스택 (10) 으로공급하는펌프 ( 전해액순환펌프 )(22) 를포함한다. 전해액탱크 (21) 에는알칼리수용액의온도상승을위한히터 (23) 가구비되며, 알칼리수용액의수위감지를위한수위센서 (24) 가설치된다. 펌프 (22) 가설치된알칼리수용액의공급관에방열기 ( 라디에이터 )(25) 가설치될수있다. 방열기 (25) 는공랭식열교환기로서, 공기순환을위한냉각팬 (26) 을구비하며, 냉각팬 (26) 작동시수전해스택 (10) 으로공급되는 - 6 -
알칼리수용액을냉각시킨다. [0028] [0029] [0030] [0031] 수전해스택 (10) 은공급받은알칼리수용액의일부를소모하고, 나머지알칼리수용액을다시전해액탱크 (21) 로배출한다. 즉, 알칼리수용액은수전해스택 (10) 과전해액탱크 (21) 를순환한다. 알칼리수용액의배출관에는알칼리수용액의배출유량을감지하는유량센서 (27) 가설치될수있다. 전압인가부 (30) 는전원공급기 ( 도시하지않음 ) 및수전해스택 (10) 과전기적으로연결되며, 수전해스택 (10) 으로알칼리수용액의전기분해에필요한전압을인가한다. 전원공급기는전해액공급부 (20) 의펌프 (22) 와히터 (23) 및냉각팬 (26) 과전기적으로연결되어이들로전력을공급한다. 전원공급기는수전해스택 (10) 용과전해액공급부 (20) 용으로나누어구비될수있다. 수전해스택 (10) 은히터 (23) 에의해일정온도를유지하는알칼리수용액을공급받음과동시에전압인가부 (3 0) 로부터정격전압을인가받는다. 알칼리수용액의농도는 0.2M 내지 1M일수있다. 수전해스택 (10) 의전기반응은아래와같다. 애노드전극 : 4OH - O 2 + 2H 2 O + 2e - (Eo = 0.4V) [0032] 캐소드전극 : 2H 2 O + 2e - 2H 2 + 4OH - (Eo = -0.83V) [0033] 전체 : 2H 2 O 2H 2 + O 2 (Eo = 1.23V) [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] [0041] [0042] 전해액인알칼리수용액 (NaOH 또는 KOH) 에서분해된수산화이온이애노드전극 (13) 에서촉매반응하여산소, 물, 전자를발생시키고, 전자는외부도선을따라캐소드전극 (14) 으로이동한다. 캐소드전극 (14) 에서는전자와물이촉매반응하여수소와수산화이온을발생시킨다. 이때애노드전극 (13) 과캐소드전극 (14) 모두에알칼리수용액이공급되거나, 애노드전극 (13) 에만알칼리수용액이공급될수있다. 후자의경우캐소드전극 (14) 에서건조한수소가생성된다. 수전해스택 (10) 에서발생된수소는수소저장탱크 (18) 로모이며, 수전해스택 (10) 의내부압력을조절하기위한퍼지밸브 (19) 가수전해스택 (10) 에연결설치된다. 또한, 수전해스택 (10) 에는온도센서 ( 도시하지않음 ) 가설치되어수전해스택 (10) 의작동온도를감지한다. 전술한전기반응에서애노드전극 (13) 과캐소드전극 (14) 의전위차인 1.23V는이론적인전해전압이며, 수전해스택 (10) 의정상가동상태에서각단위셀에인가되는전압은대략 1.7V 내지 2.2V일수있다. 수전해스택 (10) 이정상가동상태일때는중요하지않지만알칼리수전해장치 (100) 가정지하여전압인가부 (30) 가오프 (off) 되면, 수전해스택 (10) 의잔류전압 ( 또는전류 ) 은수전해스택 (10) 의장기적인성능에영향을미친다. 즉, 수전해스택 (10) 이무부하상태에노출되면잔류전압이애노드및캐소드전극 (13, 14) 의촉매와음이온교환막 (12) 의열화를가속시킨다. 전압제거부 (40) 는수전해스택 (10) 이무부하상태일때수전해스택 (10) 과통전되어수전해스택 (10) 의잔류전압 ( 또는전류 ) 을소모하는전압소모장치 (41) 를포함한다. 전압소모장치 (41) 는스위치 (42) 작동에의해수전해스택 (10) 과의통전이제어된다. 전압소모장치 (41) 는알칼리수전해장치 (100) 에구비된기계장치이거나, 방전저항일수있다. 제어부 (50) 는수전해스택 (10), 전해액공급부 (20), 전압인가부 (30), 및전압제거부 (40) 와전기적으로연결되어이들의작동상태를감지함과더불어이들의작동을제어한다. 구체적으로, 제어부 (50) 는수전해스택 (10) 의전압, 전류, 온도를감지하고, 전압인가부 (30) 의작동을제어하며, 퍼지밸브 (19) 의온 / 오프를제어하여수전해스택 (10) 의내부전압을조절한다. 또한, 제어부 (50) 는전해액공급부 (20) 의히터 (23) 와냉각팬 (26) 의작동을제어하여전해액및수전해스택 (10) 의온도를조절하고, 스위치 (42) 를작동시켜전압소모장치 (41) 와수전해스택 (10) 의통전을제어한다. 또한, 제어부 (50) 는유량센서 (27) 와연결되어알칼리수용액의배출유량을감지하며, 이상감지시알칼리수전해장치 (100) 를셧-다운시킬수있다. 특히제어부 (50) 는알칼리수전해장치 (100) 의운전정지시수전해스택 (10) 의무부하상태를감지하고, 무부하상태일때스위치 (42) 를턴-온시켜전압소모장치 (41) 가수전해스택 (10) 의잔류전압을소모하여제거하도록한다. - 7 -
[0043] [0044] [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] [0058] [0059] 도 3은도 1에도시한전압소모장치의제1 실시예를나타낸구성도이다. 도 3을참고하면, 전압소모장치 (41a) 는전해액탱크 (21) 에구비된보조히터일수있다. 이경우보조히터는수전해스택 (10) 과통전시대략 30초내지 1분정도작동 ( 방열 ) 후수전해스택 (10) 의잔류전압을모두소모할수있으며, 보조히터에의한방출열량은크지않다. 도 4는도 1에도시한전압소모장치의제2 실시예를나타낸구성도이다. 도 4를참고하면, 전압소모장치 (41b) 는전해액공급부 (20) 의방열기 (25) 에구비된냉각팬 (26) 일수있다. 냉각팬 (26) 은기본적으로전원공급기의전력에의해작동하며, 수전해스택 (10) 과통전시전원공급기와의연결이차단된다. 냉각팬 (26) 은수전해스택 (10) 의잔류전압에의해작동하여잔류전압을소모하고, 잔류전압을모두소모한후에는다시전원공급기와연결된다. 전압소모장치 (41a, 41b) 는전술한보조히터와냉각팬이외에알칼리수전해장치 (100) 에내장된각종기계장치또는저항으로구성될수있다. 본실시예의알칼리수전해장치 (100) 는전압제거부 (40) 를이용하여수전해스택 (10) 의잔류전압을소모하여제거할수있으므로, 수전해스택 (10) 이무부하상태에노출되지않도록하여애노드및캐소드전극 (13, 14) 의촉매와음이온교환막 (12) 의열화를방지할수있고, 그결과수명과내구성을향상시킬수있다. 도 5는본발명의일실시예에따른알칼리수전해장치의정지시운전방법을나타낸순서도이다. 도 1과도 5를참고하면, 알칼리수전해장치의정지시운전방법은정지시퀀스시작과동시에전해액탱크의히터가오프 (off) 되고, 전압인가부의출력전압이낮아지는제1 단계 (S10) 를포함한다. 제1 단계 (S10) 에서, 전해액탱크 (21) 의알칼리수용액은점진적으로온도가내려가며, 알칼리수용액의순환에의해수전해스택 (10) 의온도또한점진적으로내려간다. 전압인가부 (30) 는수전해스택 (10) 으로인가되는출력전압이점진적으로낮아지도록작동한다. 제1 단계 (S10) 이후, 제어부 (50) 에서수전해스택 (10) 의전압을감지하여감지전압과제1 기준전압을비교하는제2 단계 (S20) 가진행된다. 제1 기준전압은수전해스택 (10) 에역전압이걸리지않는전압으로서, 이론적인전해전압 (1.23V) 보다약간높은전압이며, 예를들어단위셀당 1.3V 내지 1.5V로설정될수있다. 제2 단계 (S20) 이후, 감지전압이제1 기준전압이하이면전압인가부 (30) 가오프 (off) 되고, 전압소모장치 (41) 가수전해스택 (10) 과통전되어수전해스택 (10) 의잔류전압을소모하는제3 단계 (S30) 가진행된다. 제3 단계 (S30) 에서, 제어부 (50) 는감지전압이제1 기준전압이하일때스위치 (42) 를온 (on) 시켜전압소모장치 (41) 와수전해스택 (10) 을통전시킨다. 전압소모장치 (41) 는수전해스택 (10) 의잔류전압에의해작동하여잔류전압을소모한다. 제3 단계 (S30) 에서, 제어부 (50) 는퍼지밸브 (19) 를온 (on) 시켜수전해스택 (10) 의내부압력을낮추고, 방열기 (25) 의냉각팬 (26) 을온 (on) 시켜알칼리수용액을냉각시킨다. 전압소모장치 (41) 가보조히터로구성되는경우, 보조히터에의한열량은냉각팬 (26) 에의한냉각열량보다작기때문에제3 단계 (S30) 에서알칼리수용액은냉각팬 (26) 에의해냉각된다. 제3 단계 (S30) 이후, 제어부 (50) 에서감지전압과제2 기준전압을비교하는제4 단계 (S40) 가진행된다. 제2 기준전압은이론적인전해전압 (1.23V) 보다낮은전압으로서, 예를들어 1V로설정될수있다. 전압소모장치 (41) 가방열기 (25) 의냉각팬 (26) 으로구성되는경우, 냉각팬 (26) 은제3 단계 (S30) 에서수전해스택 (10) 의잔류전압에의해작동하다가제4 단계 (S40) 에서감지전압이제2 기준전압이하일때다시전원공급부와연결되며, 전원공급부로부터전력을받아작동한다. 제4 단계 (S40) 는감지전압이제2 기준전압이하일때퍼지밸브 (19) 가오프 (off) 되고, 제어부 (50) 에서수전해스택 (10) 의온도를감지하여감지온도와설정온도를비교하는과정을더포함할수있다. 정상가동상태에서수전해스택 (10) 의온도는대략 45 내지 55 이다. 설정온도는정상가동시의온도보다낮은온도이며, 대략 20 내지 30 범위내의온도로설정될수있다. 제3 단계 (S30) 에서알칼리수용액이냉각되고, 알칼리수용액의순환에의해수전해스택 (10) 의온도가내려간다. 제4 단계 (S40) 에서제어부 (50) 가감지한수전해스택 (10) 의온도가설정온도이하일때, 전해액순환펌프 (22) 와냉각팬 (26) 및전압소모장치 (41) 가오프 (off) 되는제5 단계 (S50) 가진행되며, 알칼리수전해장치 - 8 -
(100) 의운전이종료된다. [0060] [0061] 전술한정지시운전방법에따르면, 수전해스택 (10) 은무부하상태에노출되지않으며, 애노드및캐소드전극 (13, 14) 의촉매와음이온교환막 (12) 의열화를방지하여알칼리수전해장치 (100) 의수명과내구성을향상시킬수있다. 상기에서는본발명의바람직한실시예에대하여설명하였지만, 본발명은이에한정되는것이아니고특허청구범위와발명의상세한설명및첨부한도면의범위안에서여러가지로변형하여실시하는것이가능하고이또한본발명의범위에속하는것은당연하다. [0062] 부호의설명 100: 알칼리수전해장치 10: 수전해스택 20: 전해액공급부 21: 전해액탱크 22: 전해액순환펌프 23: 히터 24: 수위센서 25: 방열기 26: 냉각팬 27: 유량센서 30: 전압인가부 40: 전압제거부 41: 전압소모장치 42: 스위치 50: 제어부 도면 도면 1-9 -
도면 2 도면 3-10 -
도면 4 도면 5-11 -