수냉식 PEM 연료 전지 발전 시스템은 연료 전지 스택, 수소 공급 모듈, 공기 공급 모듈, 열 관리 모듈 및 전자 제어 모듈의 다섯 가지 독립적인 모듈로 구성됩니다. 각 모듈은 가스, 물 및 전기 간의 상호 간섭을 방지하기 위해 서로 격리되어 있으며, 이를 통해 시스템 구조 수준에서 안전 위험을 완화합니다.

핵심 구성 요소 | 구성과 기능 |
PEMFC(양성자 교환막) 수소 연료 전지 스택 | 이 시스템의 핵심 구성 요소인 양성자 교환막 연료 전지 스택은 수소와 산소의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하며 발전의 핵심 장치 역할을 합니다. |
수소 공급 모듈 | 수소 누출 감지기, 기액 분리기, 수소 재순환 펌프(10kW 이상 구성용), 배기가스 처리 장치 등은 수소가 안정적이고 안전하게 굴뚝으로 유입되도록 하며, 배기가스는 수소 배출구를 통해 시스템 밖으로 배출됩니다. |
공기 공급 모듈 | 이 모듈은 공기 필터, 중간 냉각기, 가습기, 공기 압축기, 스로틀 밸브 및 다양한 공기 덕트로 구성되어 있으며, 굴뚝의 작동 요구 사항을 충족하기 위해 깨끗하고 건조한 공기를 안정적인 유량(산소 공급원)으로 굴뚝에 공급합니다. |
열 관리 모듈 | 이 모듈에는 워터 펌프, 라디에이터, 온도 센서, 팽창 탱크, 냉각 팬, 전도도 모니터 및 탈이온 장치가 포함되어 있습니다. 이 모듈은 연료 전지와 시스템의 모든 구성 요소의 온도를 제어합니다. 강제 순환식 수냉 방식을 통해 연료 전지에서 발생하는 열을 신속하게 발산하여 시스템이 최적의 온도 범위 내에서 작동하도록 하고 과열로 인한 손상을 방지합니다. |
전기 제어 모듈 | 모니터링 터치스크린이 장착된 PLC 컨트롤러를 사용하여 전체 시스템 제어, 파라미터 모니터링, 오류 진단 및 기타 기능을 구현합니다. |
시스템 모듈의 고유한 안전 설계 외에도, 고정형 연료 전지 발전 설비는 작동 안전과 안전한 가스 배출을 보장하는 세심하게 설계된 구조적 배치를 특징으로 하며, 인력과 장비의 분리를 실현하고 수동 개입을 가능하게 합니다.
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① 비상 정지 버튼 ② 인버터 제어 패널 ③ 시스템 마스터 제어 패널 ④ 시작 버튼 (정상 작동 중에는 계속 켜져 있음) ⑤ 정지 버튼 (고장 발생 시 계속 켜져 있음) ⑥ 조기경보 표시등 (경보 발생 시 계속 켜져 있음) | |||
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⑦ 수소 분출구 ⑧ 수소 유입구 ⑨ 열 방출 통풍구 ⑩ 배기구 및 폐수 배출구
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이 장치는 산업용 터치스크린 디스플레이를 탑재하여 외부 호스트 컴퓨터가 필요 없습니다. 장비 모니터링, 파라미터 설정, 수동 디버깅, 오류 추적 등 6가지 주요 기능을 로컬에서 수행할 수 있습니다.
주 인터페이스: 장비의 작동 상태(작동 중/정지/고장 재설정)와 출력 전력, 전압, 전류, 수소 압력, 냉각 온도 등의 주요 매개변수를 표시합니다.
공기 회로 페이지: 공기 압축기, 연료 전지 스택, DC-DC 컨버터 및 공기 제어 밸브의 작동 상태를 표시하며, 속도, 출력 및 온도와 같은 주요 매개변수를 포함합니다.
수소 회로 페이지: 수소 유입 밸브, 비례 밸브, 퍼지 밸브(열림/닫힘) 및 순환 펌프의 상태에 대한 정보를 제공합니다.
냉각 회로 페이지: 냉각수 펌프(속도, 압력 및 유량)와 라디에이터의 작동 상태를 모니터링합니다.
경고 및 오류 페이지: 장비의 과거 오류 기록(오류 코드, 오류 설명 및 발생 시간)을 표시하여 문제 해결 및 유지 보수를 용이하게 합니다.
데이터 로깅 페이지: 시스템의 다양한 작동 상태를 기록합니다.

이 장비는 시동, 정지, 퍼징 및 수소 공급과 같은 작업을 수동으로 제어할 수 있어 시운전 및 유지보수 중에 사용하기에 적합합니다.
작동 중 오류가 발생하면 터치스크린 인터페이스에 오류 코드와 설명이 자동으로 표시되어 신속한 문제 해결 및 조치가 가능합니다. 또한, 장비에는 통신 인터페이스가 탑재되어 있어 해당 통신 채널을 통해 작동 데이터를 검색할 수 있습니다.
오류 설명 | 가능한 원인 | 빠른 해결책 |
높은 양극 압력 결함 | 1. 외부 수소 압력 감소 밸브의 오작동 또는 압력 안정화 실패; 2. 수소 유입 솔레노이드 밸브가 제대로 닫히지 않습니다. 4. 수소 공급량이 부하의 급격한 변화에 신속하게 대응하지 못했습니다. | 1. 외부 수소 공급원에 압력 조절 밸브 또는 압력 감소 밸브가 장착된 경우, 수소 압력 조절 밸브 또는 압력 감소 밸브를 재보정하거나 교체하십시오. 2. 수소 솔레노이드 밸브의 밀봉 성능을 점검하고, 불량인 경우 교체하십시오. 3. 배관 압력을 안정화하기 위해 배압 밸브 개방량을 미세 조정하십시오. 4. 수소 공급 반응에 맞춰 부하를 부드럽게 증감시키십시오. |
수소 공급원 압력 저하 오류 | 1. 상류 수소 공급원의 압력이 불충분함; 2. 수소 배관의 누출 또는 연결 부위의 헐거움; 3. 감압 밸브가 열린 상태로 고착되어 가스 흐름이 제한됩니다. 4. 비정상적인 배압 밸브 조정으로 인해 수소가 굴뚝으로 원활하게 흐르지 못하고 있습니다. | 1. 수소 실린더 또는 수소 공급 장비의 출력 압력을 확인하십시오. 2. 누수 여부를 확인하고 파이프 연결부를 조이십시오. 3. 감압 밸브 스풀을 분해하여 청소하거나 밸브 본체를 교체하십시오. 4. 역압 밸브가 제대로 작동하는지 확인하십시오. |
고농도 수소 발생 장치 오작동 | 1. 불완전한 수소 퍼지 및 배출; 2. 수소 농도 센서의 오차가 발생했으며, 보정이 되지 않았습니다. 3. 연료 전지 내부의 가스 누출 또는 밀봉 불량; 4. 배기 라인 막힘으로 인한 배기가스 역류 | 1. 퍼지 빈도와 지속 시간을 늘리십시오. 2. 수소 농도 센서를 재보정합니다. 3. 시스템을 끄고 스택 개스킷과 엔드 플레이트 씰을 점검하십시오. 4. 수소 배출 라인을 청소하여 배출 흐름이 막히지 않도록 하십시오. |
공기 압축기 오작동 | 1. 공기 압축기 전원 공급 이상, 통신 오류 또는 보호 트립 2. 공기 압축기 과열, 냉각수 부족, 워터 펌프 고장 또는 열 방출 불량. 3. 공기 필터 막힘, 배관 공기 누출 또는 비정상적인 회전 속도로 인한 공기 흐름 부족. | 1. 공기 압축기의 전원 공급이 정상인지 확인하고 CAN 통신이 제대로 작동하는지 점검하십시오. 2. 냉각 시스템과 라디에이터의 작동 상태를 점검하십시오. 3. 필터 엘리먼트를 청소하고 공기 라인과 속도 피드백을 점검하십시오. |
워터펌프 유량이 너무 낮습니다. | 1. 수냉식 순환 펌프 고장 또는 속도 부족; 2. 냉각수 라인이 막히거나 꼬여서 흐름이 제한됩니다. 3. 물 순환 회로에 상당한 양의 기포 또는 공기 막힘 현상 발생; 4. 유량 센서가 손상되었거나 배관 내 스로틀 밸브가 부분적으로 닫혀 있습니다. | 1. 워터펌프의 전원 공급 장치와 구동 장치를 점검하고, 필요한 경우 워터펌프를 교체하십시오. 2. 배관을 점검하고 막힘을 제거하여 배관의 전체 단면적을 복원하십시오. 3. 공기 빼기 밸브를 열어 공기를 빼낸 다음 냉각수를 보충하십시오. 4. 급수 회로 제어 밸브를 열고 유량 센서를 보정하거나 교체하십시오. |
총전압 저하 고장 | 1. 수소 공급 부족 또는 압력 부족 2. 배터리 과부하로 인한 전압 강하 3. 세포의 비정상적인 일관성 또는 노화. 4. 전체 장치의 고출력 시동으로 인해 버스 전압이 떨어집니다. | 1. 수소 공급 압력, 감압 밸브 및 수소 배관이 정상적으로 작동하고 올바르게 설치되었는지 확인하십시오. 2. 시스템 부하를 줄이고 전압이 복구되면 작업을 재개하십시오. 3. 배터리를 점검하고 상태에 이상이 없는지 확인하십시오. |
가장 낮은 채널의 전압이 낮습니다. | 1. 시스템 수소 공급 부족 2. 공기 공급 부족 3. CVM 샘플링 라인이 헐거워졌거나 불량인 경우 4. CVM 모듈 통신 또는 샘플링 오류 5. CVM CAN 버스 통신 회선 단선 또는 종단 저항 이상; 6. 손상된 막 전극 | 1. 수소 및 공기 라인의 압력이 정상인지 확인하십시오. 2. CVM 감지 회로의 문제를 해결하십시오. 3. CVM 모듈에 전원이 정상적으로 공급되는지 확인하십시오. 4. CVM 모듈의 전원을 껐다가 다시 켜십시오. 문제가 지속되면 모듈을 교체하십시오. |
전체 수냉식 고정형 PEMFC 수소 발전 시스템의 안전 설계는 능동 보호, 수동 위험 완화, 지능형 모니터링, 신속한 운영 및 유지보수의 4단계 논리를 따르며, 이를 통해 수소 연료 전지를 이용한 안전하고 효율적이며 지속 가능한 발전을 보장합니다.