KR0171206B1 - 연료 전지 제너레이터 및 그 방법 - Google Patents

연료 전지 제너레이터 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR0171206B1
KR0171206B1 KR1019950039826A KR19950039826A KR0171206B1 KR 0171206 B1 KR0171206 B1 KR 0171206B1 KR 1019950039826 A KR1019950039826 A KR 1019950039826A KR 19950039826 A KR19950039826 A KR 19950039826A KR 0171206 B1 KR0171206 B1 KR 0171206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon monoxide
concentration
fuel cell
gas
fuel
Prior art date
Application number
KR1019950039826A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960019838A (ko
Inventor
시게유키 가와츠
Original Assignee
와다 아키히로
도요타 지도샤주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 와다 아키히로, 도요타 지도샤주식회사 filed Critical 와다 아키히로
Publication of KR960019838A publication Critical patent/KR960019838A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0171206B1 publication Critical patent/KR0171206B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
    • G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

본 발명의 연료 전지 제너레이터 시스템은 연료 전지의 성능을 개선하기 위하여 연료 전지내의 촉매 작용의 포이소닝을 제거한다. 본 발명의 연료 전지 제너레이터 시스템에 있어서, 일산화탄소 센서는 가스 연료 공급관의 중간에 배열되고, 메탄올 및 물을 수소가 풍부한 가스 연료로 변환하는 리포머와 연료 전지를 접속시킨다. 연료 전지 제너레이터의 전자 제어 유닛은 일산화탄소 센서를 판독하여, 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도(D)를 입력(단계250)한다. 얻어진 일산화탄소 농도(D)가 프리셋 레벨(D0)보다 클 때, 전자 제어 유닛은 리포머의 부분 산화 유닛에 공급되는 공기 흐름을 증가(단계 S270)시킨다. 상기는 일산화탄소를 이산화탄소로 산화시키는 부분 및 산화 유닛내에 반응을 가속시켜, 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도를 낮게 한다.

Description

연료 전지 제너레이터 및 그 방법
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예로서 연료 전지 제너레이터 시스템(fuel cell generator system)(200)구조를 설명하는 블럭도.
제2도는 제1실시예의 일산화탄소 센서(1)의 구조를 개략적으로 설명하는 수직 횡단면도.
제3도는 전압계 (32)로 측정된 전위차와 기체 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도 사이의 관계를 도시한 그래프.
제4도는 연료 전지(210)의 스택(stack)의 단위 전지 구조를 설명하는 횡단면도.
제5도는 제1실시예의 전자 제어 유닛(230)의 CPU(232)에 의해 실행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도.
제6도는 본 발명에 따른 제2실시예로서 다른 연료 전지 제너레이터의 구조를 설명하는 블럭도.
제7도는 연료 전지의 위치에 대해 플롯된 일산화탄소의 농도를 수소의 여러 이용률로 도시한 그래프.
제8도는 본 발명에 따른 제3실시예로서 또 다른 연료 전지 제너레이터(400)의 구조를 설명하는 블럭도.
제9도는 제3실시예에서 전자 제어 유닛(230)의 CPU(232)에 의해 실행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도.
제10도는 본 발명의 제4실시예에서 전자 제어 유닛(230)의 CPU(232)에 의해 실행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도.
제11도는 본 발명에 따른 제5실시예로서 다른 연료 전지 제너레이터(600)의 구조를 설명하는 블럭도.
제12도는 제5실시예에서 전자 제어 유닛(230)의 CPU(232)에 의해 실행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도.
제13도는 본 발명에 따른 제6실시예로서 다른 연료 전지 제너레이터 시스템(700)의 구조를 설명하는 블럭도.
제14도는 제6실시예에서 전자 유닛(230)의 CPU(232)에 의해 실행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도.
제15도는 일산화탄소 센서(1)의 온도와 전유차 사이의 관계를 도시한 그래프.
제16도는 본 발명에 따른 제7실시예로서 다른 일산화탄소 센서(801)의 구조를 개략적으로 설명하는 수직 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 일산화탄소 센서 200 : 연료 전지 제너레이터 시스템
210 : 연료 전지 212 : 메탄올 저장소
216 : 리포머 218 : 가스연료 공급관
220 : 가스 연료 방출관 230 : 전자 제어 유닛
본 발명은 기체 연료를 생성하는 리포머(reformer)와, 그 리포머로부터 연료 기체의 공급이 제공되는 연료 전지(fuel cell)를 포함하는 연료 전지 제너레이터(generator) 및 그 방법에 관한 것이다.
연료 전지는 연료의 화학적 에너지가 전기적 에너지로 직접 변환되는 공지된 장치이다. 일반적으로, 각각의 연료 전지는 전해질 양단에 배열된 한 쌍의 전극의 포함하는데, 한 전극의 표면은 반응성 수소가 다량으로 포함된 기체 연료에 대해 노출되고, 다른 전극의 표면은 산소를 포함하는 산화 기체에 대해 노출된다. 전기 에너지는 상기 노출을 처리하는 전기 화학 반응을 통해 전극 사이에 발생된다.
일반적으로, 그와 같은 연료 전지에 공급되는 기체 연료는 메탄올을 수소-대량 포함된 기체 연료로 스팀-재생성(steam-reforms)하는 리포머에 의해 생성된다. 그 리포머는 메탄올과 물의 공급을 수용하는 리포머를 전형적으로 포함하여, 아래에 주어진 식 (1)으로 표현된 메탄올을 분해하는 반응과, 아래에 주어진 식 (2)로 표시된 일산화탄소를 산화하는 반응을 동시에 처리하여, 수소와 일산화탄소를 포함하는 재생성된 기체를 발생한다. 식 (3)은 식 (1 및 2)의 전체 반응으로 주어진 전체 재생성 공정을 나타낸다. 또한, 그 리포머는 그 리포머로부터 재생성된 기체의 공급을 수용하고, 재생성된 기체내에 포함된 물과 비반응된 일산화탄소를 식 (2)의 산화 반응을 통해 수소 및 이산화 탄소로 변환하는 시프트 유닛을 포함하여, 수소가 다량 함유된 기체 연료를 생성한다.
CH3OH→CO+2H2-21.7kcal/mol…(1)
CO+H2O→CO2+H2+9.8kcal/mol…(2)
CH3OH+H2O→CO2+3H2-11.9kcal/mol…(3)
식 (1)의 반응율은 온도 및 압력과 같은 반응 상태에 따라 식 (2)의 반응률과 다르게 될 수 있다. 따라서, 식 (1)에 의해 발생된 일산화탄소(CO)는 기체 연료내에 남는다. 기체 연료내에 포함된 일산화탄소는 연료 전극상의 백금 촉매 또는 백금이 함유된 합금 촉매에 의해 흡수되고, 백금의 촉매 반응을 정지시킨다. 상기는 일반적으로 촉매의 포이손잉(poisoning)으로 칭하게 된다. 연료 전지의 성능은 기체 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도에 따라 바람직하지 않게 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은 연료 전지의 성능을 개선하기 위해 연료 전지내의 촉매 작용의 포이손잉을 효과적으로 제거하는 것이다.
상기 및 다른 관련된 목적은 연료 전지 제너레이터에 의해 실현되는데, 그 연료 전지 제너레이터는, 수소가 포함된 기체 연료를 생성하기 위해 원래의 연료를 재생성하는 리포머, 전달된 촉매를 갖는 한쌍의 전극의 포함하고, 상기 전극에 제공된 상기 가스 연료를 수신하여 상기 가스 연료의 전기 화학반응을 통해 기전력을 발생하는 연료 전지, 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 검출하기 위한 일산화탄소 측정 수단과, 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시키기 위해, 상기 일산화탄소 농도 측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소의 농도를 따라 상기 리포머의 동작을 제어하는 리포머 동작 제어 수단을 포함한다.
이후에, 구성된 연료 전지 제너레이터는 필수적인 구조의 연료 전지 제너레이터로 칭하게 될 수 있다. 상기 구조에 있어서, 리포머 동작 제어수단은 일산화탄소측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소농도에 따라 리포머의 동작을 제어하여, 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시킨다. 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도 증가는 연료 전지의 전극에 전달되는 촉매 작용 포이손잉을 일으킨다. 그러나, 상기 구조는 촉매 작용을 제거하기 위하여 일산화탄소의 농도를 효과적으로 낮추고, 그로인해 연료 전지의 성능을 향상시킨다.
필수적 구조의 연료 전지 제너레이터에 있어서, 연료 전지 제너레이터는, 상기 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위해 제1흐름 경로와, 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출하기 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고, 상기 일산화탄소측정 수단은 상기 제2흐름 경로에 배치된 일산화탄소센서를 포함한다. 제2흐름 경로에 일산화탄소의 배치의 1차적인 장점은 제1흐름 경로내에 동일한 일산화탄소 센서(예를 들어, 일산화탄소의 동일 검출 가능한 범위를 갖는 일산화탄소 센서)의 배치보다 이른 단계에서 검출되는 일산화탄소의 농도 증가를 허용한다. 따라서, 상기 장치의 연료 전지 제너레이터는 그 이른 단계에서 촉매 작용의 포이손잉의 발생을 예측하여, 그 촉매작용을 포이손잉을 제거하고 연료 전지의 성능을 더 개선한다.
상기 필수적인 구조의 연료 전지 제너레이터에 있어서, 상기 연료 전지 제너레이터는, 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와, 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출하기 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고; 일산화탄소 측정 수단은, 상기 제1흐름 경로내에 배치된 제1일산화탄소 센서와; 상기 제2흐름 경로내에 배치된 제2일산화탄소 센서를 포함한다.
상기 대안 구조에 있어서, 상기 제1일산화탄소 센서 및 제2일산화탄소 센서는 가스 연료의 흐름 경로내의 연료 전지 이전 및 이후에 각각 배치된다. 그 두 일산화탄소 센서에 따른 검출 결과는 리포머에 의해 생성된 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도 증가에 기여하거나, 연료 전지내의 수소 이용률의 증가에 기여 한다. 상기 구조는 일산화탄소의 농도 증가를 검사하고, 제1 및 제2일산화탄소 센서에 의해 측정된 일산화탄소의 농도에 따라 리포머의 동작을 제어한다. 상기 결과는 지연없이 리포머로부터 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시켜, 촉매 작용의 포이손잉을 효과적으로 제거하고, 연료 전지의 성능을 보다 개선한다.
다른 양호한 구조에 따라, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 제1검출 감도를 갖는 제1일산화탄소 센서와, 상기 제1검출 감도와 다른 제2검출 감도를 갖는 제2일산화탄소 센서를 포함한다.
상기 양호한 구조에 있어서, 검출의 상이한 감도를 갖는 두 일산화탄소 센서의 이용은 일산화탄소의 검출 가능한 범위를 효과적으로 넓힌다. 상기 구조의 연료 전지 제너레이터는 제1 및 제2일산화탄소 센서에 의해 측정된 일산화탄소의 농도에 따라 리포머의 동작을 제어할 수 있어, 지연 없이 리포머로부터 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시킬 수 있다.
상이한 검출 감도를 갖는 제1 및 제2일산화탄소 센서를 구비하는 연료 전지 제너레이터에 있어서, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서 각각은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급과; 상기 제2전극에 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이에 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함한다. 상기 바람직한 응용에 따라, 상기 제1일산화탄소 센서는 상기 촉매로서 백금을 포함하고, 상기 제2일산화탄소 센서는 상기 촉매로서 백금이 포함된 합금을 포함한다.
상기 두 일산화탄소 센서는 그 두 일산화탄소 센서에 하나는 백금 촉매와 다른 하나는 백금이 포함된 합금 촉매인, 상이한 촉매를 일가만하여 상이한 검출 감도를 갖도록 한다.
상이한 검출 감도를 갖는 제1 및 제2일산화탄소 센서를 구비한 연료 전지 제너레이터에 있어서, 상기 제1 및 제2일산화탄소 측정 수단 각각은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이에 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함한다. 상기 양호한 응용에 따라, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서 중 한 센서는 상기 제1전극의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단을 더 포함한다.
일산화탄소의 검출 강도는 온도 제어 수단을 갖는 일산화탄소 센서내에 조정 가능하게 된다. 두 개의 일산화탄소 센서는 일산화탄소 센서 중 하나에 온도 제어 수단을 인가하여 상이한 검출 감도를 갖도록 제어된다.
필수적인 구조의 연료 전지 제너레이터에 있어서, 상기 리포머는 수소 및 이산화탄소를 포함하는 재생성된 가스에 메탄올 및 물을 변환시키기 위한 리포머 유닛과; 상기 재생성된 가스의 부산물로서 생성된 일산화탄소를 산화시키기 위한 부분 산화 유닛을 포함한다. 상기 양호한 구조에 있어서, 상기 리포머 동작 제어 수단은, 상기 일산화탄소 측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소의 농도를 제1프리셋값과 비교하고, 일산화탄소의 측정된 농도가 상기 제1프리셋 값보다 클 때 상기 부분 산화 유닛에 공기 흐름을 증가시키기 위한 부분 산화 유닛 제어 수단을 포함한다.
상기 양호한 구조에 있어서, 리포머의 부분 산화 유닛에 제공된 공기 흐름은 일산화탄소 측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소의 농도가 제1프리셋값 보다 클 때 증가된다. 상기는 가스 연료내에 포함된 일산화탄소를 산화하는 부분 산화 유닛의 반응을 가속시켜, 일산화탄소의 농도를 감소시킨다. 따라서, 상기 구조는 촉매 작용의 포이손잉을 효과적으로 제거하고, 연료 전지의 성능을 향상시킨다.
상기 구조의 연료 전지 제너레이터에 있어서, 연료 전지 제너레이터는, 상기 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와; 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출을 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고; 상기 일산화탄소 측정 수단은, 일산화탄소의 농도를 나타내고, 상기 부분 산화 유닛 제어 수단에 의해 상기 제1프리셋 값과 비교되 제1출력을 발생시키기 위해, 상기 제1흐름 경로에 배치된 제1일산화탄소 센서와; 일산화탄소의 농도를 나타내는 제2출력을 발생하기 위해 상기 제2흐름 경로에 배치된 제2일산화탄소 센서를 포함한다. 상기 연료 전지 제너레이터는, 상기 제1출력이 상기 제1프리셋 값 보다 더 크고, 상기 제2출력이 상기 제1프리셋 값보다 더 큰 제2프리셋 값보다 더 클 때, 상기 연료 전지의 동작을 중지시키기 위한 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 양호한 구조에 있어서, 상기 수단은, 가스 연료의 흐름 경로내의 연료 전지 이전에 측정된 일산화탄소 농도가 제1프리셋 값보다 클 때와, 연료 전지 이전에 측정된 일산화탄소의 농도가 상기 제1프리셋 값보다 더 큰 제2프리셋 값보다 더 클 때, 연료전지의 동작을 중지시킨다. 상기 두 조건은 상기 리포머에 의해 생성된 가스 연료가 고농도의 일산화탄소를 포함하고, 연료 전지내의 가스 이용률이 비교적 높게 될 때만 만족하게 된다. 상기 조건하에서, 촉매 작용의 포이손밍으로부터 회복의 원치 않음이 존재하게 되고, 그 연료 전지의 중단된 동작은 연료 전지 및 그를 둘러싼 소자를 큰 손상으로부터 바람직하게 보호한다.
본 발명의 한 양호한 응용에 따라, 상기 연료 전지 제너레이터는 가스 이용률로서 상기 연료 전지내의 상기 가스 연료의 이용 정도를 계산하기 위한 가스 이용 계산 수단과; 상기 리포머 동작 제어 수단을 비활성화 하고, 상기 리포머의 동작을 제어하여, 상기 가스 이용률이 선정된 레벨보다 더 클 때 가스 이용률을 감소시키기 위한 가스 이용률 감소 수단을 더 포함한다.
상기 구조에 있어서, 가스 이용률 감소 수단은, 가스 이용률 계산 수단에 의해 계산된 가스 이용률이 선정된 레벨보다 클 때, 리포머 동작 제어 수단을 비활성화하고, 가스 이용률을 감소시키도록 리포머의 동작을 제어한다. 상기 일산화탄소의 농도 증가는 주로 리포머에 의해 생성된 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 증가시키거나, 연료 전지의 가스 이용률의 증가에 기여된다. 상기 구조는 상기 가스 이용률이 선정된 비율을 초과하는 상태하에서, 일산화탄소의 농도를 감소시켜, 촉매 작용의 포이손잉을 효과적으로 제거하고, 연료 전지의 성능을 보다 개선한다.
필수적인 구조의 연료 전지 제너레이터에 있어서, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소가 포함된 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이의 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함한다.
상기 구조의 일산화탄소 측정 수단은 연료 전지내의 전기적 에너지로 화학적 에너지를 변환시키는 원리의 장점을 취하여 일산화탄소의 농도를 측정한다. 가스 연료의 공급은 가스 연료 공급관을 통해 제1전극에 공급되지만, 산소 가스는 산소 가스 공급관을 통해 제2전극에 공급된다. 가스 연료의 화학적 에너지는 전기화학 반응에 의해 전기 에너지로 변환되고, 기전력 또는 전위차는 전해질막 양단의 제1 및 제2전극 사이에 생성된다. 상기 일산화탄소 측정 수단에 있어서, 선정된 로드는 연속으로 처리되는 전기화학적 반응을 얻기 위해 제1 및 제2전극에 접속된다. 그 후, 전위차 검출 수단은 두 전극 사이의 전위차를 측정한다. 공지된 연료 전지와 마찬가지로, 전위차 검출 수단에 의해 검출된 전위차는 일산화탄소를 갖는 촉매의 포이손잉에 의해 감소된다. 그에 따라, 그 전위차는 촉매 포이손잉의 정도를 나타내고, 그로 인해 일산화탄소의 농도를 나타낸다.
상기 원리에 의해 일산화탄소의 측정은 수소의 존재에 영향을 주지 못한다. 따라서, 상기 구조의 일산화탄소 측정 수단을 고정밀도로, 수소의 극히 많은 량을 포함하는 수소가 풍부한 가스내에 포함된 일산화탄소의 농도와, 연료 전지에 공급된 가스 연료와 같은 일산화탄소의 트레이스 량만을 측정할 수 있다. 상기 바람직한 구조는 리포머를 적당히 제어하여, 지연없이 일산화탄소의 농도를 감소시키고, 그에 따라 촉매 포이손잉을 효과적으로 제거한다.
또한, 본 발명은 전달된 촉매를 갖는 한 쌍의 전극을 갖는 연료 전지로 기전력을 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은,
가) 수소가 포함된 가스 연료를 생성하기 위해 원래의 연료를 재형성하는 단계;
나) 상기 연료 전지의 전극에 상기 가스 연료를 공급하는 단계;
다) 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계와;
라) 상기 단계 (다)에서 측정된 일산화탄소의 농도에 따라 상기 단계 (가)내에서 상기 가스 연료의 발생을 제어하여, 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 관점 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 양호한 실시예의 다음 상세한 설명을 통해 명백히 된다.
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예로서 연료 전지 제너레이터 시스템(200)의 구조를 설명하는 블럭도이다. 그 연료 전지 제너레이터 시스템(200)은 전기 에너지를 발생하는 폴리머 전해질 연료 전지 (210)의 스택, 메탄올 저장소(212)에 저장된 메탄올과 물 저장소 내에 저장된 물로부터 수소가 많은 가스를 재생성사는 리포머(216), 기체 연료로서 리포머(216)에 의해 생성된 수소가 많은 가스를 연료 전지(210)의 스택에 공급하는 가스 연료 공급관(218)과, 연료 전지의 스택으로부터 나머지 가스를 방출하기 위한 가스 연료 방출관(220)을 포함한다. 상기 연료 전지 제너레이터 시스템(200)은 가스 연료 공급관(218)의 중간에 일산화탄소 센서(1)가 제공된다. 전자 제어 유닛(230)은 일산화탄소 센서(1)의 출력 신호를 수신하고, 제어 공정의 변화를 실행한다.
일산화탄소 센서(1)의 상세한 구조는 아래에 기술한다.
제2도는 본 발명에 따른 제1실시예로서 일산화탄소 센서(1)를 도시한 수직 횡단면도이다. 일산화탄소 센서(1)는 전해질 막(10)과, 샌드위치 구조를 형성하기 위해 전해질 막(10)에 양단에 배열된 한 쌍의 전극(12, 14)과, 샌드위치 구조의 편향을 막기 위해 샌드위치 구조를 가로질러 배치된 한 쌍의 메쉬형 금속판(meshed metal plate; 16, 18)과, 샌드위치 구조뿐만 아니라 메쉬형 금속판(16, 18)을 지지하기 위한 한 쌍의 홀더(20, 22)와, 전기적인 절연 조건하에서 홀더(20,22)를 서로 접속시키기 위한 절연 부재(24)를 포함한다.
전해질 막(10)은 양성자 전도성이 있는 형광 수지와 같은 고체 중합체 물질(solid polymer material)로 이루어진다. 전극(12, 14)은 탄소 섬유로 짜여진 탄소 직물로 만들어지며, 여기서 전달된 백금 촉매를 가진 탄소 분말이 탄소 직물의 모공에 삽입된다.
전해질 막(10)과 한 쌍의 전극(12, 14)은 다음의 방법 중 한 방법에 의해서 함께 결합된다.
(1) 탄소 분말의 표면상에 전달된 백금을 형성하여 미리 준비된 촉매 분말이 전극 베이스의 표면(탄소직물 또는 탄소 종이)에 적용된다. 그 때, 전해질 막(10)과 전극 베이스는 가열 프레스에 의해 집적된다.
(2) 탄소 분말의 표면상에 전달된 백금을 형성하여 미리 준비된 촉매 분말이 전극 베이스의 표면에 적용된다. 그 후, 전해질 막(10)과 전극 베이스는 양성자 전도성이 있는 고체의 중합체 용액으로 인하여 함께 결합된다.
(3) 탄소 분말의 표면상에 전달된 백금을 만듦으로서 미리 준비된 촉매 분말은 페이스트(paste)를 형성하기 위해 적당한 유기용매에 살포된다. 페이스트는 스크린 프린팅(screen printing)처럼 공지된 기술로 전해질 막(10)의 표면상에 적용된다. 그 후, 전해질 막(10)과 전극 베이스는 가열 프레스에 의해 집적된다.
(4) 백금은 스퍼터링(sputtering), 증기 증착(vapor deposition), CVD, PVD 또는 다른 박막 형성 방법으로 전해질 막(10)의 표면상에 전달된다. 그 후, 전해질 막(10)과 전극 베이스는 가열 프레스에 의해 집적된다.
전달된 백금 촉매를 갖는 탄소 분말은 다음의 방법으로 마련된다. 클로로플라티닉산 수용액(aqueous solution of chloroplatinic acid)이 백금 아황산염 합성물의 수용액을 생성하기 위해 나트륨 티오황산염과 합성된다. 과산화수소는 스터링(stirring)으로 백금 아황산염 합성물의 수용액에 방울 모양으로 가산되므로, 백금 콜로이드 입자들이 수용액에 침착된다. 그 때, 캐리어(carrier)로서 활약하는 탄소 블랙(carbon black)은 스터링으로 수용액에 가산되므로, 백금 콜로이드 입자들이 탄소 블랙의 표면에 밀착된다. 응용가능한 탄소 블랙의 예들이 Vulcan XC-72 (미국의 케벗 코포레이션의 상호명) 및 덴카 블랙 (Denka Black)(DENKI KAGAKU KOGYO K.K의 상호명)을 포함한다. 밀착된 백금 입자를 갖는 탄소 블랙은 감소된 압력하에서의 여과 또는 수용액의 가압 여과로 분리되며, 탈이온화된 물로 반복해서 세척되어 상온에서 충분히 건조된다. 건조된 탄소 블랙 집합체는 글라인더(grinder)로 분쇄되고, 탄소 블랙상의 백금 감소 및 잔류 염소의 완전한 제거를 위해 약 2시간 동안 250℃ 내지 350℃에서 감소하는 수소 분위기로 가열된다.
이와 같이 마련된 결과의 백금 촉매 분말에서 백금 대 탄소 블랙의 전달 밀도 즉, 탄소 표면상에 전달된 백금의 무게 대 탄소의 무게비는 클로로플로티닉산의 분량 대 탄소 블랙의 분량비를 변화시킴으로 해서 조정된다. 백금 촉매 분말의 조제는 상기 방법에 한정되지는 않지만 충분한 촉매 활동을 확실하게 하는 한 어떤 다른 방법이 응용가능하다.
명료한 설명을 위해서, 상기 마련된 촉매 분말은 단지 촉매 성분으로서 백금을 포함한다. 그러나, 제1성분으로서 백금, 제2성분으로서 루테늄(ruthenium), 니켈(nickel), 코발트, 바나듐, 팔라듐, 인듐, 철, 크롬 및 망간을 포함하는 그룹 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 합금 촉매가 백금 촉매를 대신해서 사용된다. 백금-루테늄 촉매 분말의 조제즉, 전달된 백금-루테늄 합금 촉매를 갖는 탄소 블랙은 합금 촉매의 예로서 설명된다. 상기 방법으로 조제된 백금 촉매 분말(전달된 백금 촉매를 갖는 탄소 블랙)은 스터링으로 탈이온화된 물에 살포된다. 한정된 양의 루테늄 염소 수용액이 스터링에 따른 살포에 가산되고, 한정된 양의 탄산 나트륨 수용액이 스터링에 따른 살포에 더 가산되므로 루테늄 입자는 백금 촉매를 전달하는 탄소 블랙상에 침착된다. 루테늄 입자가 밀착된 백금 촉매를 전달하는 탄소 블랙은 감소된 압력하에서의 여과 또는 용액 혼합물의 가압 여과로 분리되어 탈이온화된 물로 반복 세척되며 상온에서 충분히 건조된다. 건조된 탄소 블랙 집합체는 글라인더로 분쇄되고 탄소 블랙산의 백금 또는 루테늄의 감소 및 루테늄의 침착동안 흡수된 잔류 염소의 완전한 제거를 위해 약 2시간동안 250℃ 내지 350℃에서 감소하는 수소 분위기로 가열된다. 전달된 백금 및 루테늄을 갖는 탄소 블랙은 약 1시간 동안 800℃ 내지 900℃에서 불활성 가스(질소 또는 아르곤)의 증기로 가열된다. 상기 가열 과정은 탄소 블랙상의 백금 및 루테늄 합금을 만들며 백금-루테늄 촉매 분말 즉, 전달된 백금-루테늄 합금 촉매를 갖는 탄소 블랙을 완성한다.
탄소 블랙상에 전달된 플라틴 및 루테늄의 양은 백금을 전달하는 탄소 블랙의 양 및 루테늄 염소의 양을 변화시킴으로 해서 조정된다. 백금-루테늄 촉매 분말의 조제는 상기 방법에 한정되지는 않지만 충분한 촉매 활동을 확실하게 하는 한 다른 어떤 방법이 응용가능하다.
전극(12,14)의 양호한 영역은 0.1 내지 1.0㎠의 범위에 있다.
메쉬형 금속판(16 및 18)은 가스가 전극(12,14)에 흐르게 하는 구조를 갖는다. 메쉬형 금속판(16,18)에 대한 양호한 재료는 탁월한 전기 전도성과 훌륭한 녹방지 특성을 가지며 수소 약화를 야기시키지 않는다. 예를 들어, 티탄 및 스테인레스 강철 대안으로, 금속판(16,18)은 금, 백금 또는 티탄과 같은 금속으로 덮여진(예, 도금된)표면을 갖는 구리판을 메쉬되게 할 수 있다. 탁월한 전기 전도성을 포함하는 요구된 특성이 만족되는 한, 침투성의 탄소판, 거품형 니켈판 및 금, 백금 또는 티탄과 같은 금속으로 덮여진(예, 도금된)표면을 갖는 산업용 수지는 또한 금속판(16 및 18)으로서 응용가능할 수 있다.
홀더(20 및 22)는 각각 원통형 홀더 구조로부터 안쪽으로 돌출된 플랜지(20a, 22a)를 갖는다. 전해질 막(10) 및 한쌍의 전극(12 및 14), 메쉬형 금속판(16 및 18)은 홀더(20 및 22)의 플랜지(20a 및 22a)로 지지된다. 홀더(20 및 22)에 대한 양호한 재료는 탁월한 전기 전도성과 훌륭한 녹방지 특성을 가지며, 수소 약화를 야기시키지 않는다. 예를 들어, 티탄 및 스테인레스 강철, 탁월한 전기 전도성을 포함하는 요구된 특성이 만족되는 한, 구리판 및 금, 백금 또는 티탄과 같은 금속으로 덮여진(예, 도금된)표면을 갖는 조밀한 탄소판 또는 산업용 수지가 홀더(20, 22)로서 또한 응용가능할 수 있다.
홀더(22)는 전해질 막(10)과 접촉 상태가 되어 한전극의 분위기에서 다른 전극으로의 누출을 막는 0자형 링(2b)으로 제공된다. 봉인 특성을 보증하는 다른 구조가 0자형 링(2b)대신에 또한 응용가능할 수 있다. 예를 들어, 전해질 막(10)의 단부는 접착물을 통해서 또는 열 접착 본딩에 의해서 직접 홀더(22)에 적용된다.
홀더(20 및 22)는 그 둘레에서 절연 부재(24)의 내부에 형성된 내부의 나사선(24a 및 24b)과 합치하고 맞물리는 외부의 나사선(20b 및 22b)을 갖는다. 합치하는 나사선(20b,22b 및 24a,24b)의 맞물림은 홀더(20 및 22)와 서로 접속되는데, 여기서 홀더(20,22)는 그 사이에 배치된 전극(12)-전해질 막(10)-전극(14)의 샌드위치 구조를 안전하게 지지한다. 절연 부재(24)에 대한 양호한 재료는 예를 들어 테플론(Teflon)이 있다.
일산화탄소 센서(1)는 합치하는 나사선의 맞물림을 통해서 하나의 홀더(20)와 접합하는 가스 유출관(28)을 더 포함한다. 가스 유출관(28)은 가스 연료 또는 목적가스를 이끌어 전극(12)에 검출되게 하며, 절연 재료로 구성되어 있다. 다른 홀더(22)는 어떤 특정 가스관과 접속되지는 않지만 전극(14)은 대기에 노출된다.
또한, 일산화탄소 센서(1)는 회로(30)를 갖추고 있는데, 이 회로는 홀더(20 및 22)의 검출 단자(20T 및 22T)와 서로 전기적으로 접속한다. 회로(30)는 로드 전류를 조정하기 위해 검출 단자(20T 및 22T)사이에 병렬로 배열된 전압계 (32)와 저항(34)을 포함한다. 전압계 (32)의 접속은 가스 연료에 노출된 전극(12)의 측에서 홀더(20)의 검출 단자(20T)에 음극을 부여하고, 대기에 노출된 전극(14)의 측에서 홀더(22)의 검출 단자(22T)에 양극을 부여하도록 결정한다. 전압계 (32)의 신호는 외부의 제어 시스템으로 출력한다.
이와 같이 구성된 일산화탄소 센서(1)는 합치하는 나사선과, 연료 전지 제너레이터(도시안됨)에 내포된 가스 연료관(40)의 분기된 개구부(40a)와의 맞물림을 통해 링크(link)된다.
일산화탄소 센서(1)는 연료 전지(도시안됨)에 제공된 가스 연료의 공급에 내포된 일산화탄소의 농도를 결정하기 위해 사용된다.
다음의 설명은 일산화탄소 센서(1)에 의해서 수소로 충만한 가스 연료에 내포된 일산화탄소(검출된 목적 가스)를 검출하는 과정을 고찰한다. 대기에 내포된 산소의 공급이 전극(14)에 제공되는 동안 수소를 충만한 가스연료에 내포된 가스 수소의 공급은 일산화탄소 센서(1)의 전극(12)에 제공된다.
따라서, 아래의 식 (4 및 5)으로 표현된 반응이 전해질 막(10)을 가로지른 전극(12 및 14)의 표면상에서 진행한다.
H2→2H++2e-…(4)
2H++2e-(1/2)O2→H2O … (5)
상기 반응은 연료 전지에서의 반응과 동일하고, 이 반응은 전기 에너지를 발생시키기 위해 연료로서 수소와 산소를 사용한다. 그후, 기전력이 전극(12 및 14)간에 발생된다. 상기 실시예에서 저항(34)이 전극(12 및 14)에 접속되므로, 전압계 (32)는 소정로드가 전극(12 및 14)간에 배치되어 어떤 전기 전류가 상기 회로를 통해 흐르게 될 때 발생되는 전극(12 및 14)간의 전위차를 측정한다. 전위차는 가스 연료에 내포된 일산화탄소의 농도 증가로 감소한다. 상기 현상은 다음의 이유에 귀속된다.
상기 주어진 식 (4)으로 표현된 반응은 전극(12)상에서 진행하는데, 전달된 백금 촉매를 갖는 탄소 분말이 상기 전극에 삽입된다. 가스 연료에 존재하는 일산화탄소는 촉매에 의해 흡착되어 촉매활동을 방해한다. 즉, 촉매를 중독시킨다. 중독의 정도는 가스 연료에 내포된 일산화탄소의 고농도에 대해서는 크게, 일산화탄소의 저농도에 대해서는 작아진다. 식 (4 및 5)으로 표현된 반응이 전극(12 및 14)상에서 계속 진행하는 동안, 검출 단자(20T,22T)간의 전위차가 측정된다.
전위차가 가스연료에 내포된 일산화탄소의 농도를 반영하므로, 전위차의 측정은 가스 연료에 내포된 일산화탄소의 농도를 결정한다. 검출 단자(20T,22T)간의 전위차가 측정되는 동안, 일 검출 단자(20T)와 다른 검출단자(22T)를 접속시키는 저항(34)은 식 (4, 5)의 반응이 전극(12 및 14)상에서 계속 진행하도록 허용한다.
일산화탄소의 농도와 전압계 (32)의 측정치간의 상호 관계는 일산화탄소의 공지된 농도를 포함하는 가스를 이용하여 미리 결정된다. 그때, 가스 연료에 내포된 일산화탄소의 농도는 상기 상호관계에 따라 결정된다. 실제구조에 따르면, 가스 연료에 내포된 일산화탄소의 농도와 전압계 (32)로 측정된 전위차간의 상호 관계를 나타내는 맵(map)(예, 제2도에 도시된 바와 같은 맵)은 전자 제어 유닛의 룸(ROM)에 미리 저장된다. 전자 제어유닛은 상기 맵을 참조하여 논리 동작으로 하여금 일산화탄소의 농도를 결정하도록 실행한다. 검출의 감도는 일산화탄소의 농도를 결정하는 상기 과정에서 수소의 존재에 영향을 받지 않는다. 연료 전지에 제공된 가스 연료의 공급과 같은 수소로 충만한 반응 가스에조차 내포된 일산화탄소의 농도가 이와 같이 고정밀도로 결정될 수 있다.
연료 전지의 스택(210)은 다수의 중합체 전해질 연료 전지를 포함하며, 그 유닛 전지 구조가 제4도에 도시된다. 각각의 유닛 연료 전지는 전해질 막(241)과, 샌드위치 구조를 형성하여 가스 확산 전극으로서 작용하도록 상기 전해질 막(241)을 가로질러 배열된 애노드(242) 및 케소드(243)와, 가스형 연료 및 산소를 포함하는 가스의 유출 경로를 구성하기 위해 상기 샌드위치 구조를 가로질러 배열되고 애노드(242) 및 캐소드(243)와 결합되는 제1 및 제2세퍼레이터(244 및 245)와, 애노드(242) 및 캐소드(243)의 전류-축적 전극으로서 작용하도록 제1 및 제2세퍼레이터(244 및 245)의 외부에 각각 배치된 제1 및 제2전류 콜렉터(246 및 247)를 포함한다.
전해질 막(241)은 양성자(proton)전도 조건이 되도록 불소수지와 같은 고체 중합체물로 이루어지며 습식 조건하에서 유리한 전기 전도성을 나타낸다. 애노드(242) 및 케소드(243)는 탄소섬유로 짜여진 탄소 직물로 이루어지는데, 여기서 전달된 백금 촉매 또는 백금을 포함하는 합금 촉매를 갖는 탄소 분말이 전해질 막(241)으로 폐쇄된 탄소 직물의 표면과 탄소 직물의 모공에 삽입된다. 전해질 막(241), 애노드(242) 및 캐소드(243)는 제1실시예의 일산화탄소 센서(1)에서의 전해질 막(10) 및 두 전극(12,14)과 같은 방법으로 애노드(242)-전해질 막(241)-캐소드(243)의 샌드위치 구조를 형성하기 위해 함께 결합된다.
제1세퍼레이터(244)는 애노드(242)의 표면과 접촉하여 가스 연료의 흐름을 허용하는 다수의 제1채널(244p)을 구성하는 다수의 리브(a plurality of ribs)를 갖는다. 제2세퍼레이터(245)는 또한 캐소드(243)의 표면과 접촉하여 산소를 포함하는 가스의 흐름을 허용하는 다수의 제2채널(245p)을 구성하는 다수의 리브를 갖는다.
연료 전지의 스택(210)에서의 각 유닛 연료 전지는 상술된 구조를 갖는다. 연료 전지의 스택(210)의 실제형태에 있어서, 제1세퍼레이터(244)/애노드(242)/전해질 막(241)/캐소드(243)/ 제2세퍼레이터(245)의 복수 세트는 겹쳐 놓이게 되고, 제1 및 제2전류 콜렉터(246 및 247)는 복수의 세트 외부에 배치된다.
가스 연료 공급관(218)은 리포머(216)와 연료 전지 스택 (210)의 애노드측 가스 투입구(210a)와 접속한다. 구체적인 구조에 따르면, 애노드측 가스 투입구(210a)는 다기관(manifold;도시안됨)에 접속되고 상기 다기관을 통한 연료 전지의 스택에서의 가스 연료의 흐름을 위해 다수의 제1채널(244p)에 추가 접속된다. 연료 전지 스택의 애노드측 가스 배출구(210b)는 또한 다른 다기관(도시안됨)에 접속되고 상기 다기관을 통해 연료 전지의 스택(210)에서 다수의 제1채널(244p)에 추가 접속된다. 가스 배출구(210b)의 접속 방향은 가스 연료 공급관(218)의 접속 방향에 반대다.
리포머(216)는 메탄올을 일산화탄소 및 수소로 분해하는 (상기 식 (1)로 표현된) 반응과 상기 분해 반응으로 생성된 물과 일산화탄소로부터 이산화탄소와 수소를 생성하는 (상기 식 (2)로 표현된) 반응을 허용하는 리포머 유닛(216a)과, 상기 리포머 유닛(216a)에서 남겨진 무반응 일산화탄소를 물과 추가 반응시키기 위한 쉬프트 반응 유닛(216b)과, 쉬프트 반응 유닛(216b)에서 남겨진 무반응 일산화탄소를 산화시키기 위한(선택적 산화 유닛으로도 불리워지는) 부분적인 산화 유닛(216c)을 포함한다. 리포머(216)의 유닛(216a 내지 216c)은 전자 제어 유닛(230)에 각각 접속된다.
전자 제어 유닛(230)은 논리 회로와 마이크로컴퓨터로 구성된다. 구체적인 구조에 따르면, 전자 제어 유닛(230)은 프리셋 제어 프로그램에 따라서 동작 변화를 실행하기 위한 CPU(232)와, CPU(232)에 의해 여러 동작의 실행을 위해 요구된 제어 프로그램 및 제어 데이타가 미리 기억된 롬(ROM; 234)과, CPU(232)에 의해 여러 동작의 실행을 위해 요구된 여러 데이타가 일시적으로 기록되고 판독되는 램(RAM; 236)과, 일산화탄소 센서(1)로부터 출력 신호를 수신하여 리포머(216)의 재편성 유닛(216a), 쉬프트 반응 유닛(216b) 및 부분적인 산화 유닛(216c)에 제어 신호를 출력하기 위한 입력/출력부(238)를 포함한다.
제1도에 있어서, 애노드측상의 가스 시스템만이 도시되며 캐소드측상의 가스 시스템은 생략된다.
이와 같이 구성된 전자 제어 회로(230)의 CPU(232)는 일산화탄소 센서(1)로부터 출력 신호를 수신하며, 가스 연료로서 사용된 수소가 충만한 가스의 양을 재생성하기 위해서 상기 출력 신호에 따라 리포머(216)의 리포머 유닛(216a), 쉬프트 반응 유닛(216b) 및 부분적인 산화 유닛(216c)을 제어한다.
제5도는 수소로 충만한 가스를 재형성하는 제어 루틴을 도시한 플로챠트이다. 제어 루틴은 소정시간 간격으로 반복해서 실행된다. 프로그램이 루틴에 들어갈 때, 단계 (S250)에서 CPU(232)는 일산화탄소의 측정된 농도(D)와 같은 일산화탄소 센서(1)의 전압계 (32)로부터의 출력 전압을 램(236)에 기억시킨다. 일산화탄소 측정된 농도(D)는 단계 (S260)에서 소정 레벨(D0)과 비교된다. 상기 실시예에서, 소정 레벨(D0)은 애노드측의 가스 소모율이 80[%]인 동작 조건하에서 20[ppm]으로 설정된다.
일산화탄소의 측정된 농도(D)가 단계 (S260)에서 소정 레벨(D0)보다 클 경우, CPU(232)는 리포머(216)로부터의 일산화탄소 농도가 너무 큰지를 결정하고 요구된 과정을 수행하여 리포머(216)로부터의 방출된 일산화탄소의 농도를 낮춘다.
단계 (S260)에서의 긍정적 대답은 프로그램을 단계 (S270)로 이끌며, 이 단계에서는 CPU(232)가 리포머(216)의 부분적인 산화 유닛(216c)에 제어 신호를 전송하여 부분적인 산화 유닛(216c)에 제공된 공기의 흐름을 증가시킨다. 부분적인 산화 유닛(216c)은 100℃ 내지 200℃의 온도에서 구동된다. 재생성된 가스로 제공된 공기흐름의 증가는 재생성된 가스에 내포된 일산화탄소를 이산화탄소로 산화시키는 반응을 가속시킨다. 이는 부분적인 산화 유닛(216c)에서 방출된 재생성 가스에 내포된 일산화탄소의 농도를 낮게 한 결과이다. 그 후, 프로그램은 복귀로 향하며 제어 루틴으로부터 벗어난다.
다른 한편, 일산화탄소의 측정된 농도(D)가 단계 S260에서 소정 레벨(D0)보다 작을 경우, CPU(232)는 리포머(216)로부터 일산화탄소 농도가 적절한 레벨인지를 결정한다. 그 후, 프로그램은 복귀로 향하며, 상기 제어 루틴으로부터 벗어난다.
제3실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(200)에 있어서, 일산화탄소 센서(1)는 연료 전지의 스택(210)에 공급된 수소로 충만한 가스에 내포된 일산화탄소의 농도를 결정한다. 일산화탄소의 측정된 농도(D)가 소정 레벨(D0)보다 클 경우, CPU(232)는 리포머(216)의 부분적인 산화 유닛(216c)에 제공된 공기 흐름을 증가시킨다. 이는 연료 전지의 스택(210)에 제공된 수소로 충만한 가스에 내포된 일산화탄소의 농도를 효과적으로 낮추게 되고, 따라서 연료 전지의 스택(210)에서의 촉매 중독을 제거한다.
부분 산화 유닛(216c)에서 재생성된 가스로 공급된 공기 흐름의 증가는 아래에 나타낸 산화작용을 가속시킨다.
2CO2+O2→ 2CO2…… (6)
2H2+ O2→ 2H2O …… (7)
그러한 산화 작용은 재생성된 가스에 내포된 수소의 부분 압력을 상대적으로 감소시킨다. 부분 압력에서의 상대적 감소는 연료 전지의 스택(210)으로부터 출력 전압을 감소시킨다. 양호한 구조에 있어서, 일산화탄소의 측정된 농도(D)는 소정 레벨(D0)보다 작게 저장될 때, 부분적인 산화 유닛(216c)으로의 공기 흐름이 정지 레벨로 복귀된다.
제3실시예의 구조에 있어서, 재생성된 가스에 내포된 일산화탄소의 농도는 부분적인 산화 유닛(216c)에 제공된 공기 흐름을 제어함으로서 낮아진다. 그러나, 다른 방법이 재생성된 가스에 내포된 일산화탄소의 농도를 낮추기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 부분적인 산화 유닛(216c)내의 반응 온도를 높이는 것, 재생성 유닛(216a)내의 반응 온도를 높이는 것, 또는 쉬프트 반응 유닛(216b)내의 반응 온도를 제어하는 것이다.
단계 (S260)에서 비교를 위해 사용된 소정 레벨(DO)은 중합체 전해질의 연료 전지의 규정(동작 온도, 촉매 형태, 가스 소모율)에 의존한다. 소정 레벨(DO)은 연료 전지의 스택(210)상에서 공지된 농도의 일산화탄소를 포함하며 연료 전지 발생기 시스템에 주입된 가스 연료(예, 공지된 농도의 일산화탄소를 포함하는 탱크 가스)의 효과를 검사함에 의해서 설정된다.
제6도는 본 발명에 따른 제4실시예로서 다른 연료 전지 제너레이터 시스템(300)의 구조를 설명하는 블럭도이다.
제2실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(300)은 일산화탄소 센서(1)가 상이한 위치에 배치된 것을 제외하고, 제1실시예의 시스템과 유사한 하드웨어 구조를 갖는다. 제2실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(300)에 있어서, 일산화탄소 센서(1)는 가스 연료 공급관(218) 대신에, 가스 연료 방출관(220)의 중간에 배열된다.
리포머(216)내에서 생성되고, 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스 입구(210a)에 도입되는 가스 연료의 공급은 일산화탄소의 동일한 가스 흐름 및 농도를 갖고, 연료 전지(210)의 스택내에 가스 이용률의 차이는 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스 출구(210b)로부터 방출된 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도를 변화시킨다. 그 가스 이용률을 스택에 공급된 가스 연료의 흐름에 대해 연료 전지(210)의 스택에 필요한 가스 연료의 비율량으로 정의된다. 그 가스 이용률은 동일한 가스 흐름의 조건하에서 로드 현재의 밀도에 좌우된다.
제7도는 수소의 변화 이용률로 연료 전지의 위치에 대하여 플롯화된 일산화탄소의 농도를 도시한 그래프이다. 제7도의 그래프는 10ppm의 일산화탄소 농도를 가지고, 약 75%수소와 약 25%이산화탄소를 포함하는 메탄올-재형성된 가스의 공급이 연료전지에 공급될 때 폴리머 전해질 연료 전지내의 일산화탄소 농도의 계산된 분포를 나타낸다. 제7도의 그래프에 명확히 도시된 것처럼, 상기 출구에서 일산화탄소의 농도는 50%의 수소 이용률에 대한 10-남짓한(odd)ppm 이지만, 100%의 수소 이용률에 대한 40ppm에 달한다.
제2실시예에 있어서, 일산화탄소 센서(1)는 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스 출구(210b)근처에 배치되는데, 즉, 가스 연료 방출관(220)의 중간에 배치된다. 상기 일산화탄소 센서(1)가 일산화탄소의 동일 검출 가능한 범위를 갖는 조건하에, 제2실시예의 구조는 일산화탄소의 농도 증가를, 일산화탄소 센서(1)가 애노드측 가스 입구(210a)근처에, 즉, 가스 연료 공급관(218)의 중간에 배치되는 제1실시예의 구조보다 이른 단계에서 검출되도록 한다. 제2실시예의 구조에 있어서, 촉매 작용의 포이손잉은 이른 단계에서 예측될 수 있다. 따라서, 제1실시예에 기술한 것처럼 수소가 풍부한 가수 연료의 량을 재형성하기 위해 제2실시예에서 실행되는 제어 루틴은 촉매 작용의 포이손잉을 효과적으로 보다 더 제거할 수 있다.
제8도는 본 발명에 따른 제3실시예로서 또 다른 연료 전지 제너레이터 시스템(400)의 구조를 설명하는 블럭도이다.
제3실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(400)은, 제1 및 제2일산화탄소 센서(1 및 1')가 가스 연료 공급관(218)의 중간 및 가스 연료 방출관(220)의 중간에 각각 배열되는 것을 제외하고, 제1 및 제2실시예의 구조와 유사한 하드웨어 구조를 갖는다.
이전에 기술한 것처럼, 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스 출구(210b) 근처에 일산화탄소 센서(1')를 배열하는 주 장점은, 일산화탄소 센서(1 및 1')가 일산화탄소의 동일 검출 가능한 범위를 갖는 조건하에서, 애노드측 가스 입구(201a)에 가까운 일산화탄소 센서(1)의 장치와 비교할 때, 이들 단계에서 검출된 일산화탄소의 농도를 증가시킨다. 일산화탄소 농도에서 증가의 이른 검출이 구현되어, 연료 전지(210)의 스택이 수소의 일정한 이용률을 갖도록 제어된다. 연료 전지(210)의 스택이 수소의 일정한 이용률을 갖도록 제어되지 않을 때, 혹은 연료 전지 스택(210)의 제어가 비교적 긴 응답 시간을 요할 때, 역으로, 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스출구(210b)에서 일산화탄소의 농도 증가는 리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료에 포함되는 일산화탄소의 농도 증가와 연료 전지(210)의 스택의 수소 농도 증가를 포함한다.
제3실시예의 구조에 있어서, 제1 및 제2일산화탄소 센서(1 및 1')는 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스 입구(201a) 및 애노드측 가스 출구(210b)에 각각 배열된다. 상기 구조는 일산화탄소의 농도 증가가 리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료량의 변화되는지, 또는 연료 전지(210)의 스택의 수소 이용률의 증가되는지를 결정하여, 적당한 시스템 제어를 보장한다.
제3실시예에서 전자 제어 유닛(230)은 가스 연료 공급관(218)에 배열된 제1일산화탄소 센서(1)의 가스 연료 방출관(220)에 배열된 제2일산화탄소 센서(1')로부터 수신하여, 그들 출력 신호를 기초하여 요청된 제어 공정을 실행한다. 제9도는 제3실시예의 전자 제어 유닛(230)에 의해 실행된 제어 루틴의 상세히 도시한 흐름도이다. 제9도의 제어 루틴은 선정된 시간 간격에서 반복으로 실행된다.
그 프로그램이 제9도의 루틴을 엔터할 때, CPU(232)는 가스 연료 공급관(218)에 배치된 제1일산화탄소 센서(1)로부터 전송된 출력 전압을 수신하고, 입구의 일산화탄소 농도(DI)로서 출력 전압을 단계 (S410)에서 RAM(236)에 저장한다. 그후 그 CPU(232)는 가스 연료 방출관(220)에 배치된 제2일산화탄소 센서(1')로부터 전송된 출력 전압을 수신하고, 출구의 일산화탄소 농도(DE)로서 출력 전압을 단계 (S420)에서 EAM(236)에 저장한다.
상기 프로그램은 단계 (S410)에서 입구의 일산화탄소 농도(DI)입력이 선정된 제1농도(DI)와 비교되는 단계 (S430)으로 진행되고, 단계 (S420)에서 출구의 일산화탄소 농도(DE) 입력이 선정된 제2농도(D2)와 비교되는 단계 (S440) 또는 단계 (S450)로 연속 진행한다. 연료 전지(210)의 스택이 애노드 측상에 80[%] 가스 이용률에 따라 동작되는 조건하에, 선정된 제1농도(D1)는 20[ppm]과 같게 되고, 선정된 제2농도(D2)는 50[ppm]과 같게 된다.
입구의 일산화탄소 농도(DI)가 단계 (S430)에서 선정된 제1농도(D1)보다 크게 되지 않도록 결정되고, 출구의 일산화탄소 농도(DE)가 단계 (S440)에서 선정된 제2농도(D2)보다 크지 않도록 결정될 때, 상기 프로그램은 연료 전지 제너레이터 시스템(400)의 동작을 계속하는 단계 (S460)로 진행한다. 상기 경우에 있어서, 애노드의 가스 시스탬 내의 일산화탄소 농도를 결정하는 CPU(232)는 연료 전지 제너레이터 시스템(400)의 동작에 크게 영향을 주지 못하고, 연료 전지 제너레이터 시스템(400)이 현재 동작 상태하에서 동작을 계속하도록 허용한다.
상기 입구의 일산화탄소 농도(DI)가 단계 (S430)에서 선정된 제1농도(D1)보다 크기 않도록 결정되지만, 출구의 일산화 농도(DE)가 단계 (S440)에서 선정된 제2농도(D2)보다 크지 않도록 결정될 때, 다른 한편으로, 상기 프로그램은 단계 (S470)로 진행한다. 그들 상태하에서, 연료 전지(210)의 스택내의 가스 이용률이 비교적 크게 되고, 애노드측 가스 출구(210b)로부터 해제된 가스 수소량의 감소가 출구의 일산화탄소 농도(DE)를 증가 시키는 것을 결정한다. 따라서, 단계 (S470)에서, CPU(232)는 가스 이용률을 감소시키기 위해 연료 전지(210)의 스택에 제공된 가스의 흐름을 증가시켜, 연료 전지(210)의 스택으로부터 가스 방출내에 포함된 일산화탄소의 농도를 낮춘다. 가스 연료의 흐름을 증가시키는 것은 리포머(216), 메탄올 저장소(212) 또는 공지된 공정에 따른 물저장소(214)에 의해 구현되는데, 그 설명은 본 명세서에 생략된다.
입구의 일산화탄소 농도(DI)가 단계 (S430)에서 선정된 제1농도(D1)보다 더 크게 되도록 결정되고, 출구의 일산화탄소 농도(DE)가 단계 (S450)에서 선정된 제2농도(D2)보다 크지 않게 되도록 결정될 때, 프로그램은 단계 (S480)로 진행한다. 상기 조건하에서, 리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료에 일산화탄소의 고농도를 포함하는지를 결정하고, 연료 전지(210)의 스택내의 가스 이용률이 비교적 낮게 되는지가 결정된다. 그에 따라, 단계 (S480)에서, CPU(232)는 발생되는 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시키기 위해 리포머(216)를 제어한다. 구체적인 절차에 따라, CPU(232)는, 제1실시예의 단계 (S270)와 같은 동일한 방법으로, 리포머(216)의 부분 산화 유닛(216c)에 제공된 공기 흐름을 증가시킨다. 상기 제어 절차동안, 로드 전류는 원치 않는 증가로 연료 전지(210)의 스택의 가스 이용률을 방지하기 위해 바람직하게 조정된다.
입구의 일산화탄소 농도(DI)가 단계 (S430)에서 선정된 제1농도(D1)보다 크게 되도록 결정되고, 출구의 일산화탄소 농도(DE)가 단계 (S450)에서 선정된 제2농도(D2)보다 크게 되도록 결정될 때, 프로그램은 단계 (S490)로 진행한다. 상기 상태하에서, 리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료에 일산화탄소의 고농도가 포함되는지와, 연료 전지(210)의 스택내의 가스 이용률이 비교적 높게 되는지를 결정한다. 촉매 포이손잉으로부터 재생을 원치 않음의 판정을 기초로 하여, CPU(232)는 안전하게 연료 전지 제너레이터 시스템(400)의 동작을 정지시키고, 연료 전지 스택(210)으로부터 로드(도시하지 않음)를 해제한다. 그 CPU(232)는 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도가 연료 전지 제너레이터 시스템(400)의 연속 동작을 중지 시키기 위한 레벨에 도달하는지를 결정하고, 그에 따라, 연료 전지 제너레이터 시스템(400)의 동작을 중지한다.
연료 전지 제너레이터 시스템(400)을 중지시키는 구체적인 절차에 따라, 연료 전지(210)의 스택에 접속된 로드는 완전히 해재되고, 전기의 공급은, 연료 전지(210)의 스택에 병렬로 접속된, 납축전지(lead-acid accumulator)(도시하지 않음)와 같은 2차 전지로 교환된다. 연료 전지(210)의 스택 및 주변 장치는 그후 안전하게 중지 된다. 일산화탄소 농도의 큰 증가로 인한 연료 전지(210)의 스택의 애노드측상의 임계의 전해질 포이손잉의 판정에 응답하여, CPU(232)는 연료 전지(210)의 스택의 동작을 비상으로 중지시키고, 연료 전지(210)의 스택, 주변 장치와, 연료 전지 스택(210)에 접속된 로드를 원치 않은 손상으로부터 보호한다. 연료 전지(210)의 스택을 급하게 정지시키는 방법은 아르곤과 같은 불활성 가스 또는 질소의 퍼지(purge)를 주입하는 것이다.
그후 구성되는 제3실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(400)은 애노드측상에 일산화탄소의 농도 증가가 리포머(216)에 의해 생성되는 가스 연료량의 변화에 기인하는지 또는, 연료 전지(210)의 스택내의 수소 이용률 증가에 기인하는지를 결정할 수 있다. 상기 구조는 그 일차적인 원인에 따라 일산화탄소에 농도를 적당히 낮추고, 그후 촉매 작용 포이손잉을 안전하게 제거한다.
본 발명에 따른 제4실시예로서 주어진 연료 전지 제너레이터 시스템은 제3실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(400)의 구조와 동일한 하드웨어 구조를 갖고, 제4실시예의 전자 제어 유닛(230)의 CPU(232)는 제3실시예의 제어 루틴과 상이한 제어 루틴을 실행한다. 제10도는 제4실시예의 전자 제어 유닛(230)에 의해 실행되는 제어 루틴의 상세도를 도시한 흐름도이고, 그는 선정된 시간 간격에서 반복적으로 실행된다.
제10도의 제어 루틴내의 단계 (S510, S520, S560 및 S570)에서 공정은 제3실시예의 제9도의 제어 루틴내의 단계 (S410, S420, S460 및 S470)에서와 동일하다. 제10도의 흐름도 내의 단계 (S530 내지 S550)에서 공정은, 선정된 제1농도(D1)가 선정된 제3농도 (D3)에 의해 대치되고, 선정된 제2농도(D2)를 선정된 제4농도(D4)로 대치되는 것을 제외하고, 제9도의 흐름도내의 단계 (S430 내지 S450)에서의 공정과 유사하다. 상기 선정된 제3농도(D3)는 선정된 제1농도(D1)보다 작게 되도록 설정되는 반면에, 선정된 제4농도(D4)는 선정된 제2농도(D2)보다 작게 된다. 연료 전지(210)의 스택이 애노드측상에 80[%]의 가스 이용률로 동작되는 조건하에서, 상기 선정된 제3농도(D3)는 10[ppm]과 같게 되고, 선정된 제4농도(D4)는 25[ppm]과 같게 된다.
제4실시예의 구조에 있어서, 보다 작은 값은 입구 및 출력 일산화탄소 농도(DI 및 DE)와 비교되는 기준 농도로서 설정된다.
상기는 이른 단계에서 검출되는 일산화탄소의 농도 증가를 허용하고, 연료 전지(210)의 스택상의 실제영향 이전에 보다 긴 시간 주기를 확보한다.
제4실시예의 흐름도에 있어서, 입구의 일산화탄소 농도(DI)가 단계 (S520)에서 선정된 제3농도(D3)보다 크게 되도록 결정되고, 출구의 일산화탄소 농도(DE)가 단계 (S550)에서 선정된 제4농도(D4)보다 크지 않도록 결정될 때, 프로그램은 제3실시예의 단계 (S480)와 다른 단계 (S580)로 진행한다.
리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도 증가는 연료 전지(210)의 스택 동작에 바로 영향을 주지 못하는지를 결정된다. 따라서, 단계 (S580)에서 CPU(232)는 리포머(216)를 제어하여, 선정된 레벨에 또는 그 레벨 이하로 일산화탄소의 농도를 감소시키면서, 연료 전지(210)의 스택의 동작을 계속한다. 일산화탄소의 농도를 감소시키는데 충분한 시간이 있기 때문에, 보다 느린 응답을 갖는 일산화탄소의 농도 감소에 영향을 주는 어떤 측정을 취할 수 있다. 예를 들어, CPU(232)는 리포머(216)의 부분 산화 유닛(216c)의 온도를 낮춘다.
입구의 일산화탄소 농도(DI)가 단계 (S530)에서 선정된 제3농도(D3)보다 더 크게 되도록 결정되고, 출구의 일산화탄소 농도(DE)가 단계 (S550)에서 선정된 제4농도(D4)보다 더 크게 되도록 결정될 때, 다른 한편으로, 프로그램은 제3실시예의 단계 (S490)와 다른 단계 (S590)로 진행한다.
상기는, 리포머(216)에 의해 생성된 애노드측상에 기체 연료에 포함된 일산화탄소의 농도가 선정된 레벨을 초과하는지를 결정하고, 일산화탄소의 농도를 감소시킬 수 있는 충분한 시간이 있는지를 결정한다. 따라서, 단계(S590)에서, CPU(232)는 빠른 응답, 예를 들어, 리포머(216)의 부분 산화 유닛(216c)에 공급되는 공기 흐름을 증가시키는 일산화탄소의 농도의 감소에 영향을 주는 것을 측정한다.
따라서, 구성된 제4실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템은 보다 이른 단계에서 애노드측에 일산화탄소의 농도의 증가를 검출하여, 지연없이 촉매 포이손잉을 방지하고, 그 촉매 포이손잉을 효과적으로 제거한다.
제4실시예에 있어서, 심지어 일산화탄소의 농도가 연료 전지(210)의 스택의 입구 및 출구 두곳에서 증가 할 때도, CPU(232)는 연료 전지 제너레이터 시스템의 동작을 정지하지는 않지만, 일산화탄소의 농도를 감소시키도록 시도한다. 그러나, 양호한 구조에 있어서, 그들 조건이 선정된 시간 주기동안 계속될 때, CPU9232)는 촉매 포이손잉으로부터 회복의 소망이 없는지를 결정하고, 제3실시예의 제어 루틴에서 단계 (S490)와 같은 방법으로 연료 전지 제너레이터 시스템의 동작을 정지시킨다.
제11도는 본 발명에 따른 제5실시예처럼 다른 연료 전지 제너레이터 시스템(600)의 구조를 설명하는 블럭도이다. 제2실시예의 연료 전지 제너레에터 시스템(300)과 같이, 제5실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(600)에 있어서, 일산화탄소 센서(1)는 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스 출구(210b) 근처에 배열되는데, 즉, 가스 연료 방출관(220)의 중간에 배치된다. 그 연료 전지 제너레이터 시스템(600)에는 연료 전지(210)의 스택에 공급된 가스 연료의 흐름을 측정하기 위한 애노드측 가스 입구(210a) 근처에 배치된 흐름계 (610)와, 연료 전지 스택(210)의 출력 전류를 측정하는 연료 전지(210)의 스택에 접속된 전류계 (620)가 제공된다. 제5실시예의 다른 하드웨어 구조는 제2실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(300)의 구조와 동일하다.
전자 제어 유닛(230)은 일산화탄소 센서(1), 가스 흐름계 (610) 및 로드 전류계 (620)의 출력을 수신하고 그들 출력 신호에 기초하여 필요한 제어 공정을 실행한다.
제12도는 제5실시예의 전자 제어 유닛(230)에 의해 실행되는 제어 루틴의 상세도를 도시한 흐름도이다. 제12도의 제어 루틴은 선정된 시간 간격에서 반복적으로 실행된다. 그 프로그램이 루틴에 입력될 때, 전자 제어 유닛(230)의 CPU(232)는 단계 (S630)에서 연료 전지(210)의 스택의 출력 전류(I)를 입력하는 로드 전류계 (620)를 판독하여 단계 (S640)에서 연료 전지(210)의 스택에 이론적으로 필요한 가스 연료(MA)의 필요한 량을 출력 전류(I)로부터 계산한다. 그 프로그램은 CPU(232)가 연료 전지(210)의 스택에 실제로 공급되는 가스 흐름(MB)을 입력하는 가스 흐름계 (610)를 판독하는 단계 (S650)로 진행된다.
다음 단계 (S660)에서, CPU(232)는 단계 (S640)에서 계산된 가스 연료(MA)의 필요한 량으로부터 가스 이용률(R)과, 아래에 주어진 식 (8)에 따라 단계 (S650)에서 얻어진 가스 흐름(MB)을 계산한다.
R=MA/MB×100[%]…(8)
그후, CPU(232)는 단계 (S670)에서 계산된 가스 이용률(R)이 100[%]보다 작은지를 결정한다. 그 가스 이용률(R)이 단계 (S670)에서 100[%]보다 작을때, 프로그램은 단계 (S680)로 진행하고, 일산화탄소의 농도를 제어하는 단계 (S680 내지 S692)의 공정을 실행한다.
상기 CPU(232)는 단계 (S680)에서 일산화탄소의 농도를 입력하는 일산화탄소 센서(1)를 판독하고, 단계 (S690)에서 선정된 레벨(DO)을 갖는 단계 (S680)에서 얻어진, 일산화탄소 농도(D)를 비교한다. 그 일산화탄소 농도(D)가 단계 (S690)에서 선정된 레벨(DO)보다 클 때, 프로그램은, 리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료에 초과된 농도의 일산화탄소를 포함하는지를 CPU(232)가 결정하는 단계 (S692)로 진행하고, 리포머(216)를 제어하여, 가스 연료내에 포함된 일산화탄소 농도를 감소시킨다. 일산화탄소의 농도를 감소시키기 위해 취해진 있을 수 있는 측정은 리포머(216)의 부분 TS화 유닛(216c)의 온도를 낮추는 것을 포함한다.
단계 (S692)의 실행 이후에, 프로그램은 복귀(RETURN)로 진행하여 루틴으로부터 종료한다. 일산화탄소 농도(D)가 단계 (S690)에서 선정된 레벨(D0)보다 크지 않을 때, 반면에, CPU(232)는 리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료가 수용 가능한 농도의 일산화탄소를 포함하는지를 결정하고, 프로그램을 직접 복귀로 진행한다.
가스 이용률(R)이 단계 (S670)에서 100[%]보다 작지 않을 때, 애노드측 가스 출구(210b)로부터 해제된 가스 수소량은 크게 감소되기 때문에, 일산화탄소 농도(D)는 연료 전지(210)의 스택에 제공된 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도에 적당히 반영할 수 없다. 100[%]보다 작지 않은 가스 이용률(R)은, CPU(232)가 연료 전지(210)의 스택에 공급되는 가스 연료의 흐름을 증가시키는 단계 (S694)로 프로그램을 리드하여 100[%]이하의 가스 이용률을 감소시킨다. 단계 (S694)의 실행 이후에, 프로그램은 복귀하고, 루틴으로부터 종료한다.
제5실시예의 제어 루틴에 있어서, 연료 전지(210)의 스택이후에 배치된 일산화탄소 센서(1)의 출력 신호는 이용률이 연료 전지(210)의 스택내의 100[%]보다 작을 때만 이용된다. 상기 구조는 CPU(232)로 하여금 일산화탄소의 농도 감소가 가스 이용률(R)의 감소에 기여하지 않고, 리포머(216)에 의해 생성된 가스 연료에 포함된 일산화탄소에 의해 촉매 포이손잉에 기여한다.
일산화탄소 센서(1)의 측정이 연료 전지(210)의 스택의 애노드측 가스 출구(210b)에서 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 고농도를 나타낼 때, 제5실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(600)은 촉매 포이손잉을 안전하게 제거하기 위해 리포머(216)를 제어한다.
제13도는 본 발명에 따른 제6실시예로서 다른 연료 전지 제너레이터 시스템(700)을 도시한다. 그 제6실시예의 연료전지 제너레이터 시스템은, 상이한 검출 감도를 갖는 두 개의 일산화탄소 센서(701 및 703)가 가스 연료 공급관(218)에 배열되는 것을 제외하고, 제1실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(200)의 구조와 유사한 하드웨어 구조를 갖는다.
상이한 감도는 일산화탄소의 상이한 검출 가능한 농도를 포함한다. 낮은 검출 가능한 농도의 센서는 검출의 고감도를 갖는 센서를 나타내지만, 고검출 가능한 농도의 센서는 검출의 낮은 감도를 갖는 센서를 나타낸다. 제6실시예에 있어서, 제1일산화탄소 센서(701)는 검출의 보다 높은 감도를 갖고, 제2일산화탄소 센서(703)는 검출의 보다 높은 감도를 갖는다. 즉, 제1일산화탄소 센서(701)는 일산화탄소의 저농도를 검출하지만, 제2일산화탄소 센서(703)는 일산화탄소의 고농도를 검출한다.
본 실시예에 있어서, 검출 감도는 일산화탄소의 출력 전압 특성이 이용된 촉매와 다르다는 사실의 장점을 취하여 제어된다. 제1일산화탄소 센서(701)는 제1실시예에서 이용된 일산화탄소 센서(1)는 동일하게 되어 있고, 전극 촉매로서 백금을 포함한다. 반면에 제2일산화탄소 센서(703)는 전극 촉매로서 백금 및 루테늄(Ru)의 합금을 포함한다. 그 촉매 합금을 갖는 제2일산화탄소 센서(703)는 백금 촉매를 갖는 제1일산화탄소 센서(701)의 감도보다 낮은 검출 감도를 갖는다.
상기 제1 및 제2일산화탄소 센서(701 및 703)는 전기 제어 유닛(230)에 전기적으로 접속된다. 그 전기적 제어 유닛(230)은 제1 및 제2일산화탄소 센서(701 및 703)모두로부터 출력신호를 수신하고, 그들 출력 신호를 기초로 하여 요청된 제어 공정을 실행한다. 제14도는 제6실시예에서 전자 제어 유닛(230)에 의해 실행되는 제어 루틴의 상세한 설명을 위한 흐름도이다. 제14도의 제어 루틴은 선정된 시간 간격에서 반복적으로 실행된다.
프로그램이 루틴에 입력될 때, CPU(232)는 제1일산화탄소 센서(701)의 출력 전압을 판독하여, 그 출력 전압을 단계 (710)에서 제1일산화탄소 농도로서 저장한다. 그후, 그 CPU(232)는 제2일산화탄소 센서(703)의 출력 전압을 판독하여 그 출력 전압을 단계 (S720)에서 제2일산화탄소 농도(DB)로서 저장한다.
그후, 프로그램은 단계 (S730)로 진행하여, 단계 (710)에서 제1일산화탄소 농도(DA)가 선정된 제1레벨(DO)[예를 들어, 제1실시예의 제5도의 흐름도에서 단계 (S260)에 이용된 선정된 레벨(DO)과 같은 20[ppm]]과 비교된다. 이어지는 단계 (S740)에서, 단계 (S720)에서 제2일산화탄소 농도(DB)는 선정된 제2레벨(D5)(예를 들어, 50[ppm])과 비교된다.
제1일산화탄소 농도(DA)가 단계 (S730)에서 선정된 제1레벨(D0)보다 크지 않을 때, 프로그램은 단계 (S750)로 진행하여, 현재의 동작 상태하에서 연료 전지 제너레이터 시스템(700)의 동작을 계속한다. 심지어, 검출의 보다 높은 감도를 갖는 제1일산화탄소 센서(701)가 일산화탄소의 농도를 측정할 수 없는 경우에 있어서, CPU(232)는 연료 전지 제너레이터 시스템(700)의 정상 동작을 보장하고, 현재의 상태하에서 동작을 계속한다. 제1일산화탄소 농도(DA)가 단계 (S730)에서 선정된 제1레벨(D0)보다 크게되고, 제2일산화탄소 농도(DB)가 단계 (S740)에서 선정된 제2레벨(D5)보다 크게 되지 않을 때, 프로그램은 단계 (S760)로 진행된다. 이 경우에, 일산화탄소의 농도는 검출의 보다 높은 감도를 갖는 제1일산화탄소 센서(701)에 의해서만 측정 가능하다. 그후, CPU(232)는 리포머(216)에 의해 발생된 가스 연료에 포함되는 일산화탄소 농도의 증가가 연료 전지(210)의 스택의 동작에 즉시 영향을 주지 못함을 결정한다. 단계 (S760)에서, 그에 딸, CPU(232)는 일산화탄소 농도를 감소 시키기 위해 보다 틀린 응답 방법에 의해 리포머(216)를 제어한다. 구체적인 절차에 따라, CPU(232)는 제4실시예의 제10도의 흐름도에서 단계 (S580)와 같은 방법으로 리포머(216)의 부분 산화 유닛(216c)의 온도를 낮춘다.
제1일산화탄소 농도(DA)가 단계 (S730)에서 선정된 제1레벨(D0)보다 크게 되고, 제2일산화탄소 농도(DB)가 단계 (S740)에서 선정된 제2레벨(D5)보다 클 때, 프로그램은 단계 (S770)로 진행한다. 이 경우에 일산화탄소의 농도는 제1일산화탄소 센서(701)뿐만 아니라 검출의 보다 낮은 검도를 갖는 제2일산화탄소 센서(703)에 의해 측정된다. 그에 따라, CPU(232)는 일산화탄소의 농도를 감소하는데 시간이 부족한지를 결정한다. 단계 (S770)에서, CPU(232)는 빠른 응답을 갖는 일산화탄소의 농도를 감소시키는데 영향을 주는 측정을 취한다. 구체적인 절차에 따라, CPU(232)는 제4실시예의 제10도의 흐름도에서 단계 (S590)와 같은 방법으로 리포머(216)의 부분 산화 유닛(216c)에 공급된 공기 흐름을 증가시킨다.
따라서, 구성된 제6실시예의 연료 전지 제너레이터 시스템(700)에 있어서, 검출의 상이한 감도를 갖는 두 개의 일산화탄소 센서(701 및 703)의 이용은 일산화탄소의 검출 가능한 범위를 바람직하게 넓게 한다. 그러므로, 제6실시예의 구조는 보다 이른 단계에서 애노드측상의 일산화탄소 농도의 증가를 검출하여, 지연없이 촉배 포이손잉을 방지하고, 촉매 포이손잉을 효과적으로 제거한다.
제6실시예에 있어서, 심지어 제1 및 제2일산화탄소 센서(701 및 703)모두가 일산화탄소의 농도증가를 검출할 때, CPU(232)는 연료 전지 제너레이터 시스템(700)의 동작을 중지하지 못하지만, 일산화탄소의 농도를 감소시키기 위해 시도한다. 그러나, 바람직한 구조에 있어서, 그들 상태가 선정된 시간 주기동안 계속할 때, CPU(232)는 촉매 포이손잉으로부터 재생의 소망이 존재하는지를 결정하고, 제3실시예의 제9도의 흐름도의 단계 (S490)와 같은 방법으로 연료 전지 제너레이터 시스템(700)의 동작을 중지시킨다.
제6실시예에 있어서, 이용되는 두 개의 일산화탄소 센서는 검출의 상이한 감도를 갖는 상이한 촉매를 포함한다. 선택적으로, 검출의 감도는 일산화탄소 센서의 온도가 검출의 감도를 변화시킨다는 사실의 장점을 취하여 제어될 수 있다. 상기 실시예의 일산화탄소 센서가 상술한 것 같은 온도에 의존하기 때문에, 검출 감도는 일산화탄소 센서를 가열 또는 냉각하여 제어시킬 수 있다. 제15도는 제1실시예의 일산화탄소 센서(1)의 온도와 출력 전압(전위차) 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 상기 그래프는 전위차가 일산화탄소 센서(1)의 온도에 의해 크게 변화되는 것을 명료하게 도시한다.
검출 감도를 제어하기 위해 일산화탄소 센서의 온도를 변화시키는 구체적인 구조는 아래에 주어진다.
제16도는 본 발명에 따른 제어 실시예와 같은 일산화탄소 센서(801)를 설명하는 수직 횡단면도이다. 일산화탄소 센서(801)는, 히터(803)가 가스 흐름관(28)에 배치된 것을 제외하고, 제1실시예의 일산화탄소 센서(1)의 구조와 유사하다. 그 히터(803)는 2차 전지(805) 및 스위치(807)를 포함하는 회로에 접속된다. 제어 시스템(도시하지 않음)은 스위치(807)를 온 및 오프하도록 명령하고, 일산화탄소 센서(801)의 온도 또는 최소한 전극(12)를 프리셋 레벨로 제어한다.
원통형 PTC 히터는 상기 실시예의 히터(803)에 이용되는데, 니크롬 와이어 및 탄소-저지 가열 소자와 같은 다른 가열 소자가 응용될 수 있다.
그로인해, 구성된 일산화탄소 센서(801)에 있어서, 히터(803)는 일산화탄소 센서(801)의 온도를 상승시켜, 백금 촉매의 반-포이손잉 특성을 향상시킨다. 상기 구조는 히터(803)를 포함하여, 검출 감도가 어떤 히터 없는 구조의 검출 감도보다 낮게 설정되도록 한다.
일산화탄소센서(801)는 상기 기술한 제6실시예의 구조에 적용될 수 있다. 그와 같은 경우에 있어서, 일산화탄소 센서(801)는 보다 낮은 검출 감도를 갖는 제2일산화탄소 센서(703)로 이용되지만, 히터(803)가 없는 일산화탄소 센서 [예를 들어, 제1실시예의 일산화탄소 센서(1)]는 검출의 보다 높은 감도를 갖는 제1일산화탄소 센서로서 이용된다. 히터가 없는 일산화탄소 센서의 온도는 각 80[℃]인 동작 온도와 실제로 동일하다. 히터(803)를 갖는 일산화탄소 센서(801)의 온도의 프리셋 레벨은 보다 낮은 검출 감도에 대해 80℃보다 높게 되도록 제어된다.
제7실시예의 일산화탄소 센서(801)에 있어서, 전극의 12-전해질막 10-전극(14) 구조의 온도의 과잉 증가는 전해질막(10)을 과잉 드라이하고, 내부 저항을 바람직하지 못하게 증가 시킨다. 따라서, 온도의 프리셋 레벨은 100℃보다 낮지 않은 온도로 제어되는 것이 바람직하다. 그러나, 애노드측상의 가스 연료가 가압되고 충분히 습하게 되는 상태에서, 전해질막(10)은 심지어 100℃보다 높은 온도에서도 과잉 건식되지 않는다. 따라서, 온도의 프리셋 레벨은 일산화탄소 센서(801)의 위치에 따라, 각각의 일산화탄소 센서(801)내의 히터(803)의 온-오프 동작을 통해, 일산화탄소 농도의 측정에 필요한 범위와, 애노드에 제공된 가스 연료의 온도, 압력, 습도로 제어된다.
비록, 히터(803)가 제7실시예에서 가스 연료에 노출된 전극(12)의 측면에 배치되어 있어도, 그 히터는 대기에 노출된 다른 측면에 배치될 수 있다. 가스 연료의 온도가 대기 온도보다 일반적으로 높기 때문에, 대기에 노출된 전극(14)의 한 측면상에 히터(803)의 배열은 일정한 온도에서 일산화탄소 센서(801)를 유지하기 위한 보다 큰 에너지가 필요한다.
제7실시예의 구조에 있어서, 일산화탄소 센서(801)의 검출 감도는 히터(803)에 의해 일산화탄소의 온도를 상승시켜 보다 낮추게 된다. 반면에, 일산화탄소 센서(801)의 검출 감도는 높게될 수 있는데, 일산화탄소 센서(801)의 온도를 낮추기 위해 일산화탄소 센서(801) 주위에 연료 전지(210)의 스택내의 냉각수를 흐르게 하여 높게 할 수 있다. 구체적인 구조(설명하지 않음)에 따라, 한 흐름 경로는 절연 부재(24)에서 설정되고, 연료 전지(210)의 스택내의 냉각수가 그 흐름 경로에 유도된다.
온도-감소시키는 구조의 일산화탄소 센서(801)는 제6실시예에 적용될 수 있다. 그와 같은 경우에, 상기 구조의 일산화탄소 센서(801)는 검출의 보다 높은 감도를 갖는 제1일산화탄소 센서(701)로서 이용된다.
상기 일산화탄소 센서(801)의 있을 수 있는 변경안은 아래에 주어진다. 그 변경안은 기대하지 않은 높은 온도의 일산화탄소에 의해 임계로 포잉손되는 것으로부터 가스 연료에 노출된 전극(12)상의 촉매 성분을 효과적으로 보호하기 위함이다. 그 변경된 일산화탄소 센서는, 140℃ 내지 160℃의 고온에서 포머 센서가 설정되는 것을 제외하고, 제 7실시예의 일산화탄소 센서(801)의 구조와 실제로 동일하다.
104℃ 내지 160℃까지의 일산화탄소 센서의 고온은 흡수된 일산화탄소 전극(12)상의 백금 촉매의 표면으로부터 해제시켜, 촉매의 회복을 실현하는 것을 활성화한다. 히터(803)에 의한 가열은 일산화탄소 센서의 온도가 140℃ 내지 160℃까지 상승한 이후에 약 1분 동안 계속될 수 있다.
변경된 구조의 일산화탄소 센서와 같은 센서를 포함하는 연료 전지 제너레이터 시스템에 있어서, 히터(803)는 다음 타이밍의 조합중 하나에서 활성화된다.
(1) 연료 전지 제너레이터 시스템의 동작 동안 선정된 시간 간격;
(2) 연료 전지 제너레이터 시스템의 매 활성화 기간;
(3) 연료 전지 제너레이터 시스템의 매 정지 기간과;
(4) 일산화탄소 센서가 선정된 레벨보다 더 큰 일산화탄소의 극의 고농도를 나타낼 때 매 시간이다.
변경된 구조의 일산화탄소 센서에 있어서, 히터(803)에 의해 제어된 고온은 전극(12)상의 촉매에 의해 흡수된 일산화탄소를 해제하여, 촉매 활성화의 회복을 성취하고, 일산화탄소 센서의 성능 저하를 방지한다.
상기 실시예에 이용된 일산화탄소 센서는 전해질막 및 다수의 전극을 갖지만, 다른 구조는 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 것에 적용될 수 있다.
상기 실시예는 단지 예시되었지만, 어떤 의미로 제한을 두지 않는다. 본 발명의 근본적인 특정의 범위 또는 정신으로부터 벗어나지 않고 많은 다른 변경, 수정 및 변화 될 수 있다. 본 발명의 범위 및 정신은 첨부된 청구범위에만 제한을 두지 않는다.

Claims (18)

  1. 연료 전지 제너레이터에 있어서, 수소가 포함된 기체 연료를 생성하기 위해 원래의 연료를 재생성하는 리포머; 전달된 촉매를 갖는 한쌍의 전극을 포함하고, 상기 전극에 제공된 상기 가스 연료를 수신하여 상기 가스 연료의 전기 화학 반응을 통해 기전력을 발생하는 연료 전지; 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 검출하기 위한 일산화탄소 측정 수단과; 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시키기 위해, 상기 일산화탄소 농도 측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소의 농도에 따라 상기 리포머의 동작을 제어하는 리포머 동작 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지에 상기 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와; 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출하기 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고, 상기 일산화탄소 측정 수단은 상기 제2흐름 경로에 배치된 일산화탄소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와, 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출하기 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 상기 제1흐름 경로내에 배치된 제1일산화탄소 센서와, 상기 제2흐름 경로내에 배치된 제2일산화탄소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 제1검출 감도를 갖는 제1일산화탄소 센서와, 상기 제1검출 감도와 다른 제2검출 감도를 갖는 제2일산화탄소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서 각각은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이에 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함하고, 상기 제1일산화탄소 센서는 상기 촉매로서 백금을 포함하고, 상기 제2일산화탄소 센서는 상기 촉매로서 백금이 포함된 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서 각각은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이에 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함하고, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서중 한 센서는 상기 제1전극의 온도를 제어하기 위한 온도 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 리포머는, 수소 및 이산화탄소를 포함하는 재생성된 가스에 메탄올 및 물을 변환시키기 위한 리포머 유닛과; 상기 재생성된 가스의 부산물로서 생성된 일산화탄소를 산화시키기 위한 부분 산화유닛을 포함하고, 상기 리포머 동작에 제어 수단은, 상기 일산화탄소 측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소에 농도를 제1프리셋값과 비교하고, 일산화탄소의 측정된 농도가 상기 제1프리셋값보다 클 때 상기 부분 산화 유닛에 공기 흐름을 증가시키기 위한 부분 산화 유닛 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와, 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출하기 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 일산화탄소의 농도를 나타내고, 상기 부분 산화 유닛 제어수단에 의해 상기 제1프리셋값과 비교되는 제1출력을 발생시키기 위해, 상기 제1흐름 경로에 배치된 제1일산화탄소 센서와, 일산화탄소의 농도를 나타내는 제2출력을 발생하기 위해 상기 제2흐름 경로에 배치된 제2일산화탄소 센서를 포함하고, 상기 연료 전지 제너레이터는, 상기 제1출력이 상기 제1프리셋값보다 더 크고, 상기 제2출력이 상기 제1프리셋 값보다 더 큰 제2프리셋값보다 더 클 때, 상기 연료 전지의 동작을 중지시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지 제너레이터는, 가스 이용률로서 상기 연료 전지내의 상기 가스 연료의 이용 정도를 계산하기 위한 가스 이용 계산 수단과, 상기 리포머 동작 제어 수단을 비활성화하고, 상기 리포머의 동작을 제어하여, 상기 가스 이용률이 선정된 레벨보다 더 클 때 가스 이용률을 감소시키기 위한 가스 이용률 가스 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소가 포함된 가스를 공급하기 위한 산소가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이의 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  11. 전달된 촉매를 갖는 한쌍의 전극을 갖는 연료 전지로 기전력을 생성하는 방법에 있어서, 가)수소가 포함된 가스 연료를 생성하기 위해 원래의 연료를 재생성하는 단계; 나)상기 연료 전지의 전극에 상기 가스 연료를 공급하는 단계; 다)상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계와; 라)상기 단계 (다)에서 측정된 일산화탄소의 농도에 따라 상기 단계 (가)내에서 상기 가스 연료의 발생을 제어하여, 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단계 (다)는, 다-1)상기 가스 연료가 상기 연료 전지에 제공되기 이전에 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계와; 다-2)상기 연료 전지로부터 방출된 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 단계 (다)는, 다-3)제1검출 감도를 갖는 일산화탄소를 검출하는 단계와; 다-4)상기 제1검출 감도와 다른 제2검출 감도를 갖는 일산화탄소를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계 (다-3) 및 상기 단계 (다-4) 각각은, 다-5)전달된 촉매를 갖는 두 개의 전극중 하나이고, 전해질막 양단에 배열된 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하는 단계; 다-6)상기 두 전극중 다른 전극인 제2전극에 산소가 포함된 산화가스를 공급하는 단계와, 다-7)선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이의 전위차를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 단계 (다-3) 및 상기 단계 (다-4)중 어느 한 단계는, 다-8)상기 제1전극의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 단계 (가)는, 가-1)수소 및 이산화탄소를 포함하는 재생성된 가스로 메탄올 및 물을 변환시키는 단계; 가-2)상기 재생성된 가스의 부산물로서 생성된 일산화탄소를 산화하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (라)는, 라-1)상기 단계 (다)에서 측정된 일산화탄소의 농도를 제1프리셋값과 비교하고, 일산화탄소의 측정된 농도가 상기 제1프리셋값보다 클 때 상기 단계 (가-2)에 이용된 공기 흐름을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 단계 (다)는, 다-9)상기 연료 전지에 상기 가스 연료가 제공되기 이전에 상기 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하고; 상기 일산화탄소의 농도가 상기 단계 (라-1)에서 상기 제1프리셋값과 비교되는 단계와; 다-10)상기 연료 전지로부터 방출된 상기 가스 연료 내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은, 마)상기 단계 (다-10)에서 측정된 일산화탄소의 농도가 상기 제1프리셋 값보다 크고, 상기 단계 (다-10)에서 측정된 일산화탄소의 농도가 상기 제1프리셋값보다 더 큰 제2프리셋 값보다 더 클 때, 상기 연료 전지의 동작을 중단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  17. 제11항에 있어서, 바)기체 이용률과 같은 상기 연료 전지내의 상기 가스 연료의 이용 정도를 계산하는 단계와; 사) 상기 단계 (바)에서 계산된 가스 이용률이 선정된 레벨보다 더 클 때, 가스 이용률을 감소시키기 위해 상기 단계 (라)에서 제어를 조정하고, 상기 단계 (가)에서 상기 가스 연료의 생성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 단계 (다)는, 다-11)전달된 촉매를 갖는 두 개의 전극중 하나이고, 전해질막 양단에 배열된 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하는 단계; 다-12)상기 두 전극과 다른 제2전극에 산소가 포함된 산화가스를 공급하는 단계와; 다-13)선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고 상기 제1과 제2전극 사이의 전위차를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성방법.
KR1019950039826A 1994-11-02 1995-11-02 연료 전지 제너레이터 및 그 방법 KR0171206B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP94-293808 1994-11-02
JP29380894 1994-11-02
JP95-100313 1995-03-31
JP10031395 1995-03-31
JP95-269245 1995-09-22
JP26924595A JP3840677B2 (ja) 1994-11-02 1995-09-22 燃料電池発電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960019838A KR960019838A (ko) 1996-06-17
KR0171206B1 true KR0171206B1 (ko) 1999-03-30

Family

ID=27309191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950039826A KR0171206B1 (ko) 1994-11-02 1995-11-02 연료 전지 제너레이터 및 그 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5712052A (ko)
EP (1) EP0710996B1 (ko)
JP (1) JP3840677B2 (ko)
KR (1) KR0171206B1 (ko)
DE (1) DE69526481T2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240011534A (ko) 2022-07-19 2024-01-26 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 애노드 피독저감 시스템 및 방법

Families Citing this family (92)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997040371A1 (fr) * 1996-04-22 1997-10-30 Imra Japan Kabushikikaisha Detecteur de gaz co et procede de mesure de la teneur en gaz co
DE19623919C1 (de) * 1996-06-15 1997-12-11 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Wasserdampfreformierung von Methanol
DE19623937C1 (de) * 1996-06-15 1997-12-11 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Wasserdampfreformierung von Methanol
JP4000607B2 (ja) * 1996-09-06 2007-10-31 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の発電装置およびその方法
US7195663B2 (en) 1996-10-30 2007-03-27 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US6537352B2 (en) 1996-10-30 2003-03-25 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US6783741B2 (en) * 1996-10-30 2004-08-31 Idatech, Llc Fuel processing system
US6376113B1 (en) * 1998-11-12 2002-04-23 Idatech, Llc Integrated fuel cell system
DE19707814C1 (de) * 1997-02-27 1998-08-20 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Brennstoffzellen-Energieerzeugungsanlage
US5945229A (en) * 1997-02-28 1999-08-31 General Motors Corporation Pattern recognition monitoring of PEM fuel cell
US6106962A (en) 1997-09-24 2000-08-22 Aer Energy Resources Inc. Air manager control using cell voltage as auto-reference
US6063516A (en) 1997-10-24 2000-05-16 General Motors Corporation Method of monitoring CO concentrations in hydrogen feed to a PEM fuel cell
US6001499A (en) * 1997-10-24 1999-12-14 General Motors Corporation Fuel cell CO sensor
US6472090B1 (en) 1999-06-25 2002-10-29 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for operating an electrochemical fuel cell with periodic reactant starvation
US6329089B1 (en) 1997-12-23 2001-12-11 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell
US6096448A (en) * 1997-12-23 2000-08-01 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for operating an electrochemical fuel cell with periodic fuel starvation at the anode
JPH11255512A (ja) 1998-03-09 1999-09-21 Toyota Motor Corp 一酸化炭素低減装置及びその駆動方法
US6210820B1 (en) 1998-07-02 2001-04-03 Ballard Power Systems Inc. Method for operating fuel cells on impure fuels
US6127056A (en) * 1998-10-09 2000-10-03 International Fuel Cells, Llc Start up of proton exchange membrane fuel cell
JP4962462B2 (ja) * 1998-10-12 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 一酸化炭素除去装置
US6332901B1 (en) 1998-10-12 2001-12-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Carbon monoxide reducing device for reducing carbon monoxide in a reformate gas
DE10080450T1 (de) * 1999-02-10 2001-05-17 Toshiba Kawasaki Kk Kohlenmonoxidumwandlungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle und Brennstoffzellen-Energiegewinnungssystem
US6641625B1 (en) 1999-05-03 2003-11-04 Nuvera Fuel Cells, Inc. Integrated hydrocarbon reforming system and controls
MXPA02000712A (es) 1999-07-27 2002-07-22 Idatech Llc Controlador de sistema de celda de combustible.
US6979507B2 (en) * 2000-07-26 2005-12-27 Idatech, Llc Fuel cell system controller
US6322917B1 (en) 1999-09-27 2001-11-27 Plug Power L.L.C. Diagnostic method and control of preferential oxidation of carbon monoxide
US6383670B1 (en) 1999-10-06 2002-05-07 Idatech, Llc System and method for controlling the operation of a fuel processing system
US6242120B1 (en) 1999-10-06 2001-06-05 Idatech, Llc System and method for optimizing fuel cell purge cycles
US6451464B1 (en) * 2000-01-03 2002-09-17 Idatech, Llc System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system
US6835481B2 (en) * 2000-03-29 2004-12-28 Idatech, Llc Fuel cell system with load management
US6503649B1 (en) 2000-04-03 2003-01-07 Convergence, Llc Variable fuel cell power system for generating electrical power
US6824915B1 (en) 2000-06-12 2004-11-30 The Gillette Company Air managing systems and methods for gas depolarized power supplies utilizing a diaphragm
US6759159B1 (en) 2000-06-14 2004-07-06 The Gillette Company Synthetic jet for admitting and expelling reactant air
DE10039959A1 (de) * 2000-08-16 2002-03-07 Siemens Ag Verfahren zur Regelung der Brennstoffkonzentration in der Anodenflüssigkeit einer Brennstoffzelle und zugehörige Vorrichtung
DE10039797B4 (de) * 2000-08-16 2010-12-30 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenanlage mit einer Reformereinheit und deren Verwendung
JP3882485B2 (ja) * 2000-09-04 2007-02-14 日産自動車株式会社 燃料電池車両
WO2002022256A1 (fr) * 2000-09-18 2002-03-21 Osaka Gas Co., Ltd. Procede d'activation d'un catalyseur pour eliminer le monoxyde de carbone, catalyseur et procede d'elimination du monoxyde de carbone, et procede de fonctionnement d'un systeme de pile a combustible
EP1329417A1 (en) * 2000-09-27 2003-07-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen forming device
US6517963B2 (en) 2000-12-13 2003-02-11 Plug Power Inc. Carbon monoxide filter
US6569551B2 (en) 2001-01-15 2003-05-27 General Motors Corporation Oxidant injection control
US7037615B2 (en) * 2001-02-12 2006-05-02 Delphi Technologies, Inc. Trapping method and system for energy conversion devices
US6558827B1 (en) * 2001-02-26 2003-05-06 Utc Fuel Cells, Llc High fuel utilization in a fuel cell
US6777120B2 (en) * 2001-05-23 2004-08-17 General Motors Corporation Relative humidity sensor with compensation for changes in pressure and gas composition
US20030086866A1 (en) * 2001-10-26 2003-05-08 Wangerow James R. Compact combined shift and selective methanation reactor for co control
EP1500158A2 (en) 2002-02-06 2005-01-26 Battelle Memorial Institute Methods of removing contaminants from a fuel cell electrode
WO2003067695A2 (en) * 2002-02-06 2003-08-14 Battelle Memorial Institute Polymer electrolyte membrane fuel cell system
WO2003074997A2 (en) * 2002-02-28 2003-09-12 Hrl Laboratories, Llc Detection of carbon monoxide in hydrogen-based gas streams
US7396605B2 (en) * 2002-03-08 2008-07-08 Van Zee John W Method and system for improving the performance of a fuel cell
US7267899B2 (en) * 2002-03-08 2007-09-11 Van Zee John W Method and system for improving the performance of a fuel cell
JP3722079B2 (ja) 2002-03-27 2005-11-30 日産自動車株式会社 一酸化炭素除去装置
US6884533B2 (en) * 2002-05-31 2005-04-26 Ballard Generation Systems Utilization based power plant control system
EP1581784A4 (en) * 2002-06-13 2009-06-24 Nuvera Fuel Cells Inc TEMPERATURE REGULATION IN A PREFERENTIAL OXIDATION REACTOR
CA2511936A1 (en) * 2002-07-30 2004-06-24 Hyradix, Inc. Feedforward control processes for variable output hydrogen generators
US6936238B2 (en) 2002-09-06 2005-08-30 General Motors Corporation Compact partial oxidation/steam reactor with integrated air preheater, fuel and water vaporizer
US20040081867A1 (en) * 2002-10-23 2004-04-29 Edlund David J. Distributed fuel cell network
US20040081868A1 (en) * 2002-10-23 2004-04-29 Edlund David J. Distributed fuel cell network
GB0227180D0 (en) * 2002-11-21 2002-12-24 Omnagen Ltd Improvements in or relating to a fuel cell
AU2003296367A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-30 Battelle Memorial Institute Methods of removing sulfur from a fuel cell electrode
JP3868419B2 (ja) * 2002-12-27 2007-01-17 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
US7353084B2 (en) * 2003-02-27 2008-04-01 Acutra, Inc. Generator controller
DE10324315A1 (de) * 2003-05-27 2004-12-16 Siemens Building Technologies Ag Verfahren zur Überwachung der Qualität eines von einem Reformer für den Betrieb von Brennstoffzellen gelieferten Gasgemisches
US7250231B2 (en) * 2003-06-09 2007-07-31 Idatech, Llc Auxiliary fuel cell system
WO2005018035A1 (ja) * 2003-08-19 2005-02-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 燃料電池発電システムおよびその改質器の劣化度検出方法、燃料電池発電方法
US7815699B2 (en) 2003-10-21 2010-10-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for starting a primary reactor
US20050112436A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Carol Jeffcoate Methods and devices for heating or cooling fuel cell systems
US7305865B2 (en) * 2004-01-30 2007-12-11 Delphi Technologies, Inc. Hydrocarbon reformer performance sensing system
US8277997B2 (en) * 2004-07-29 2012-10-02 Idatech, Llc Shared variable-based fuel cell system control
US7842428B2 (en) * 2004-05-28 2010-11-30 Idatech, Llc Consumption-based fuel cell monitoring and control
US20060042236A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Kabasin Daniel F Method and apparatus for controlling exhaust gas flow rate
KR20070085537A (ko) * 2004-10-31 2007-08-27 아이다테크 엘엘씨 수소 발생 에너지 생성장치
US7816046B2 (en) * 2004-12-28 2010-10-19 Canon Kabushiki Kaisha Fuel cell apparatus having fuel cell stack and controller, and method of manufacturing same
JP2006190586A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Idemitsu Kosan Co Ltd Ｃｏ選択酸化反応器の使用方法
JP5077614B2 (ja) * 2005-02-08 2012-11-21 カシオ計算機株式会社 電源システム及び電源システムの制御方法
US20070042233A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Lyman Scott W Systems and methods for initiating auxiliary fuel cell system operation
US7601302B2 (en) 2005-09-16 2009-10-13 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
EP1938415B1 (en) * 2005-09-16 2014-05-14 Dcns Sa Self-regulating feedstock delivery system and hydrogen-generating fuel processing assembly incorporating the same
JP5098154B2 (ja) * 2005-11-04 2012-12-12 ソニー株式会社 電気化学エネルギー生成装置及びその運転方法
US7887958B2 (en) * 2006-05-15 2011-02-15 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel cell systems with load-responsive feedstock delivery systems
US7972420B2 (en) * 2006-05-22 2011-07-05 Idatech, Llc Hydrogen-processing assemblies and hydrogen-producing systems and fuel cell systems including the same
US20070275275A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Mesa Scharf Fuel cell anode purge systems and methods
US7939051B2 (en) * 2006-05-23 2011-05-10 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
WO2008017154A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-14 Hyteon Inc. Management of fuel contaminators in fuel cells
DE102006043037A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-27 Enerday Gmbh Verfahren zur Ermittlung eines Zustands eines Reformers in einem Brennstoffzellensystem
US20080210088A1 (en) * 2006-10-23 2008-09-04 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US7754361B2 (en) * 2007-05-30 2010-07-13 Idatech, Llc Fuel cell systems with maintenance hydration by displacement of primary power
US20080299423A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Laven Arne Fuel cell systems with maintenance hydration
US8262752B2 (en) * 2007-12-17 2012-09-11 Idatech, Llc Systems and methods for reliable feedstock delivery at variable delivery rates
MX2011013358A (es) 2009-06-12 2012-01-20 Ida Tech Llc Sistemas y metodos para controlar independientemente la operacion de pilas de celulas energeticas y sistemas de celulas energeticas que incorporan los mismos.
JP6439540B2 (ja) * 2015-03-27 2018-12-19 三浦工業株式会社 燃料利用率センサ及び燃料電池システム
US10476093B2 (en) 2016-04-15 2019-11-12 Chung-Hsin Electric & Machinery Mfg. Corp. Membrane modules for hydrogen separation and fuel processors and fuel cell systems including the same
CA3058443A1 (en) 2017-03-31 2018-10-04 Generac Power Systems, Inc. Carbon monoxide detecting system for internal combustion engine-based machines
US11712655B2 (en) 2020-11-30 2023-08-01 H2 Powertech, Llc Membrane-based hydrogen purifiers

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3615842A (en) * 1968-08-29 1971-10-26 Gen Electric Method and apparatus comprising an electrochemical ion exchange membrane purge pump in combination and fuel cell combination
US3880722A (en) * 1973-01-02 1975-04-29 Exxon Research Engineering Co Potentiometric CO detector
US4046956A (en) * 1976-05-27 1977-09-06 United Technologies Corporation Process for controlling the output of a selective oxidizer
JPS58133781A (ja) * 1982-02-01 1983-08-09 Hitachi Ltd 燃料電池発電プラント制御システム
JPS5951480A (ja) * 1982-09-16 1984-03-24 Toshiba Corp 燃料電池発電装置
JPS61109257A (ja) * 1984-11-01 1986-05-27 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池の燃料電極
JPH0795449B2 (ja) * 1987-03-20 1995-10-11 株式会社日立製作所 燃料電池発電システム
JPS63264875A (ja) * 1987-04-22 1988-11-01 Hitachi Ltd リン酸型燃料電池の発電システム
JPH0256865A (ja) * 1988-08-22 1990-02-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> シフトコンバータ用触媒の状態監視が可能な燃料電池発電システム
US4910099A (en) * 1988-12-05 1990-03-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Preventing CO poisoning in fuel cells
JPH05205765A (ja) * 1992-01-23 1993-08-13 Fuji Electric Co Ltd 積層燃料電池
US5316747A (en) * 1992-10-09 1994-05-31 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for the selective oxidation of carbon monoxide in a hydrogen-containing gas mixture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240011534A (ko) 2022-07-19 2024-01-26 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 애노드 피독저감 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR960019838A (ko) 1996-06-17
JPH08329969A (ja) 1996-12-13
EP0710996A1 (en) 1996-05-08
EP0710996B1 (en) 2002-04-24
DE69526481T2 (de) 2002-12-19
JP3840677B2 (ja) 2006-11-01
DE69526481D1 (de) 2002-05-29
US5712052A (en) 1998-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0171206B1 (ko) 연료 전지 제너레이터 및 그 방법
JP3453954B2 (ja) 一酸化炭素検出装置、有機化合物検出装置および低級アルコール検出装置
JP4000607B2 (ja) 燃料電池の発電装置およびその方法
JP3870455B2 (ja) 一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置
JP3564742B2 (ja) 燃料電池発電装置
US5843195A (en) Apparatus for reducing carbon monoxide concentration, apparatus for reducing methanol concentration, and fuel reformer utilizing the same
US6730271B2 (en) Fuel-cell system with autothermal fuel-reforming apparatus incorporating input air regulation
KR100286414B1 (ko) 일산화탄소 농도저감장치 및 일산화탄소 농도 저감방법
US7754363B2 (en) Method and apparatus for inspecting direct liquid fuel cell generator, and direct liquid fuel cell generator
US7608943B2 (en) Power supply adapter and power supply system
US20070218323A1 (en) Methods of Operating Fuel Cell Power Generators, and Fuel Cell Power Generators
WO1999016706A1 (fr) Appareil et procede de reduction de la concentration du monoxyde de carbone, et catalyseur pour l&#39;oxydation selective du monoxyde de carbone
EP1659652A1 (en) Fuel cell system and method for stopping operation of fuel cell system
JPH11265724A (ja) 燃料電池システム
JP2001338667A (ja) 燃料電池制御システム
JPH1029804A (ja) 一酸化炭素濃度低減装置および一酸化炭素濃度低減方法
JP3598549B2 (ja) 燃料電池の発電装置
JP3685136B2 (ja) 固体高分子型燃料電池
JPH08273690A (ja) 燃料電池システム
WO2021166424A1 (ja) 燃料電池装置の制御方法
EP1921704A2 (en) Fuel Cell System and Method of Controlling the Same
KR200238269Y1 (ko) 가압형 연료전지
JP2004259477A (ja) 燃料電池システム
KR20060020025A (ko) 연료 전지 시스템
JP2009064718A (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20081010

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee