Fuel cell system supplied with oxygen enriched air using pressure and temperature swing adsorption technology

The present invention relates to a fuel cell system supplied with oxygen-concentrated air using pressure and temperature swing adsorption technology, wherein a plurality of nitrogen adsorbers are provided in parallel, some are used in an adsorption mode to adsorb nitrogen and the others are used in a regeneration mode to desorb and regenerate nitrogen, repeatedly and continuously adsorbing and desorbing nitrogen without stopping operation or changing operating conditions, thereby having an advantage of continuously supplying oxygen-concentrated air to a fuel cell stack. In the adsorption mode, nitrogen can be adsorbed using a pressure change by the pressured air from an air compressor, and in the regeneration mode, nitrogen can be desorbed using the waste heat of a coolant from the fuel cell stack, thereby improving the adsorption and desorption efficiency, reducing the energy consumed for desorption of nitrogen, and improving the efficiency of the fuel cell system by increasing the concentration of oxygen in the air supplied to the fuel cell stack to increase the output of the fuel cell. The fuel cell system comprises an air compressor, a water heating jacket, a plurality of nitrogen adsorbers, an air supply passage for adsorption, an oxygen-concentrated air supply passage, a coolant passage for regeneration, a coolant circulation passage, an air supply passage for regeneration, a radiator, a coolant temperature sensor, a radiator bypass passage, a radiator bypass valve, and a control unit. 본 발명은, 복수의 질소 흡착기들이 병렬로 구비됨으로써, 일부는 질소를 흡착하는 흡착 모드로 사용하고, 나머지는 질소를 탈착하여 재생하는 재생 모드로 사용함으로써, 운전의 정지나 운전 조건의 변환 없이 지속적으로 질소의 흡착과 탈착이 반복해서 지속적으로 이루어질 수 있으므로, 지속적으로 산소의 농도가 높은 산소 농축 공기를 연료전지 스택으로 공급할 수 있는 이점이 있다. 또한, 흡착 모드시 공기 압축기에서 가압된 공기에 의한 압력 변화를 이용하여 질소를 흡착시킬 수 있고, 재생 모드시 연료전지 스택에서 나온 냉각수의 폐열을 이용하여 질소를 탈착시킴으로써, 흡착과 탈착 효율이 보다 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 질소의 탈착에 소모되는 에너지를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 연료전지 스택으로 공급되는 공기 중 산소의 농도를 높여 상기 연료전지의 출력을 증가시켜 연료전지 시스템의 효율도 향상될 수 있다.