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양방향 수전해 시스템으로서, 수소극, 공기극 및 그 사이에 개재된 전해질로 구성되며 수전해 모드와 연료전지 모드 중 어느 하나의 모드에서 동작 가능한 양방향 수전해 연료전지(30);상기 수소극으로 공급되는 수소와 상기 수소극에서 배출되는 제1 배출가스를 열교환하는 제1 열교환기(41); 스팀을 수소극에 공급하는 스팀 공급 유로(L21); 상기 제1 배출가스에서 물을 제거하는 물 배출부; 상기 물 배출부의 물 배출유로(L43)에 설치되어 물을 외부로 펌핑하는 펌프(77); 및 상기 물 배출부를 통과한 제1 배출가스 중 적어도 일부를 재순환 가스로서 상기 수소극으로 재공급하는 재순환 유로(L44);를 포함하고, 상기 펌프(77)의 동작을 제어하여, 상기 펌프의 흡입력이 제1 배출가스의 배출유로를 따라 상기 수소극에 작용하여 상기 수소극의 입구측 압력을 낮춤으로써 상기 수소극의 입구와 공기극의 입구 사이의 압력 차이를 소정 범위 내로 유지시키는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 1 항에 있어서, 상기 재순환 유로에 설치되며 상기 재순환 가스와 제1 배출가스 사이를 열교환하는 제2 열교환기(42); 및 상기 재순환 유로에서 상기 제2 열교환기(42)의 하류에 배치되는 블로워(45);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 2 항에 있어서, 상기 제2 열교환기(42)에 의해 상기 재순환 가스의 온도를 5도 내지 30도 상승시키는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 2 항에 있어서, 외부에서 공급되는 외부공급 물과 상기 제1 배출가스를 열교환하는 제3 열교환기(43);를 더 포함하고, 상기 제3 열교환기(43)에서 스팀으로 기화된 외부공급 물을 상기 스팀 공급 유로(L21)에 합류시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 4 항에 있어서, 상기 스팀 공급 유로(L21)와 수소를 수소극에 공급하는 수소 공급 유로(L11)의 합류점이 상기 제1 열교환기(41)와 수소극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 4 항에 있어서, 상기 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급 유로(L53)에 병렬로 연결된 제1 블로워(51) 및 제2 블로워(52); 및 상기 공기 공급 유로(L53)를 통해 공기극으로 공급되는 공기와 상기 공기극에서 배출되는 제2 배출가스를 열교환하는 제4 열교환기(53);를 더 포함하고, 상기 제2 블로워의 공기 공급량이 제1 블로워의 공기 공급량보다 5 내지 15배 큰 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 6 항에 있어서,상기 공기 공급 유로와 공기극의 배출유로 사이를 연결하는 피드백 유로(L62); 및상기 피드백 유로에 설치된 제3 블로워(55);를 더 포함하고,상기 제2 배출가스 중 일부를 상기 피드백 유로(L62)를 통해 공기극으로 재순환하는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 7 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 블로워 중 수전해 모드에서 상기 제1 블로워를 구동하고 연료전지 모드에서 상기 제2 및 제3 블로워를 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 6 항에 있어서, 상기 제1 배출가스 중 일부를 분기하여 공기극의 배출유로로 공급하는 분기 유로(L46); 및 상기 분기 유로와 공기극의 배출유로의 합류지점에 설치된 촉매 연소기(57);를 더 포함하고, 상기 촉매 연소기가 상기 공기극에서 배출되는 제2 배출가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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제 9 항에 있어서, 상기 분기 유로(L46)가 수전해 모드에서 폐쇄되고 연료전지 모드에서 개방되는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템
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수소극과 공기극을 구비한 양방향 수전해 연료전지를 이용하여 수전해 모드와 연료전지 모드에서 동작 가능한 양방향 수전해 시스템의 동작 방법으로서, 수소극에서 배출되는 제1 배출가스를 상기 수소극으로 공급하는 수소와 열교환하는 제1 열교환기에서 상기 제1 배출가스가 수소를 가열하는 열교환 단계; 상기 제1 열교환기를 통과한 제1 배출가스에서 물을 분리하는 단계; 제1 배출가스에서 분리된 물을 배수 펌프를 이용하여 외부로 배출하는 단계; 및 물이 제거된 제1 배출가스의 적어도 일부를 재순환 가스로서 상기 수소극 측을 향해 재순환시키는 단계;를 포함하고, 상기 물을 외부로 배출하는 단계에서, 상기 배수 펌프의 동작을 제어하여, 상기 배수 펌프의 흡입력이 제1 배출가스의 배출유로를 따라 상기 수소극에 작용하여 상기 수소극의 입구측 압력을 낮춤으로써 수소극의 입구와 공기극의 입구 사이의 압력 차이를 소정 범위 내로 유지시키는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템의 동작 방법
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제 11 항에 있어서, 상기 재순환 가스의 재순환시키는 경로상에 순차적으로 설치된 제2 열교환기(42) 및 블로워(45)를 포함하고,상기 제2 열교환기(42)가 상기 재순환 가스와 상기 제1 열교환기를 통과한 제1 배출가스 사이를 열교환하여 재순환 가스를 섭씨 5도 내지 30도 가열시키도록 구성된 것을 특징으로 하는, 양방향 수전해 시스템의 동작 방법
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제 13 항에 있어서, 제1 블로워 및 제1 블로워보다 대용량인 제2 블로워 중 하나를 통해 공급되는 공기와 상기 공기극에서 배출되는 제2 배출가스를 열교환하여 공기를 가열하는 단계;가열된 공기를 상기 공기극으로 공급하는 단계; 및상기 공기극에서 배출되는 제2 배출가스의 적어도 일부를 제3 블로워를 이용하여 상기 공기극으로 재공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템의 동작 방법
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제 14 항에 있어서,상기 제1 내지 제3 블로워 중 수전해 모드에서 상기 제1 블로워를 구동하고 연료전지 모드에서 상기 제2 및 제3 블로워를 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템의 동작 방법
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제 13 항에 있어서, 제1 블로워 및 제1 블로워보다 대용량인 제2 블로워 중 하나를 통해 공급되는 공기와 상기 공기극에서 배출되는 제2 배출가스를 열교환하여 공기를 가열하는 단계;가열된 공기를 상기 공기극으로 공급하는 단계; 수소극에서 배출되는 제1 배출가스 중 일부를 분기유로를 통해 분기하여 상기 제2 배출가스로 합류시키는 단계; 및 제1 배출가스가 혼합된 제2 배출가스를 촉매 연소기를 이용하여 가열하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템의 동작 방법
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제 16 항에 있어서, 상기 분기유로를 수전해 모드에서 폐쇄하고 연료전지 모드에서 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양방향 수전해 시스템의 동작 방법
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