수소·연료전지
가습기 (연료전지)
Fuel Cell Humidifier
정의
PEMFC 전해질막이 이온 전도에 필요한 수분을 유지하도록 공급 공기(또는 수소)를 가습하는 BOP 장치다. 과습·건조 양쪽을 피하는 물 관리의 중심이다.
자세한 설명
PEM 전해질막은 수분을 머금어야 수소이온이 잘 이동한다. 가습기는 보통 배출 공기의 수분·열을 막형·엔탈피 교환으로 흡입 공기에 넘겨 주는 방식이 많다. 가습이 부족하면 막 건조로 저항이 커지고 미세 균열 위험이 커지며, 과하면 유로·GDL에 물이 차 가스가 막히는 플러딩이 발생한다.
운전 부하·온도·외기 습도에 따라 필요 가습량이 변하므로, 바이패스 밸브·스택 온도 제어와 가습기가 한 세트로 움직인다. 막형 가습기는 오염·동결·차압에 민감하고, 한랭지에서는 잔류수 동결이 기동 실패 원인이 된다. 일부 시스템은 자기 가습·내부 가습으로 외부 가습기를 축소하는 방향으로 발전한다.
정비에서는 가습막 오염·누설, 응축수 드레인, 동절기 퍼지 절차가 점검 항목이다. 가습 성능 저하는 “스택 성능 저하”로 오인되기 쉬워 진단 시 BOP를 분리해 볼 필요가 있다.
실무 예시
차량용 PEMFC는 가습 상태를 막 저항·셀 전압 산포로 감시하며, 과습 시 저부하 플러딩, 건조 시 고부하·고온 저항 상승이 전형적 패턴이다. 영하 정지 후 퍼지 실패 시 가습·스택 잔류수 동결로 기동이 지연된다.
실무 포인트
- 플러딩과 드라이아웃 증상을 구분해 대응한다 — 가습량·스택 온도·공기 유량을 함께 본다.
- 한랭 정지 시 잔류수 퍼지 절차를 표준화한다.
- 가습막 오염·차압 상승을 예방보전 항목에 넣는다.
- 성능 저하 클레임 시 스택 교체 전에 가습·공기계를 점검한다.