KR100432919B1

KR100432919B1 - 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템

Info

Publication number: KR100432919B1
Application number: KR10-2001-0073369A
Authority: KR
Inventors: 안성진; 황태연; 황정태; 김건택
Original assignee: (주)세티
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2004-05-27
Also published as: KR20030042637A

Abstract

본 발명에 따른 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템은 분배기가 구비되어 상기 분배기에 의하여 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스의 일부를 반응기로 다시 순환하고 출구가스의 나머지 일부를 버너로 유입시키는 것을 그 특징으로 한다. 상기 분배기(8)는 상기 반응기(1)로 유입되는 라인(9)과 상기 버너(2)로 유입되는 라인(6)의 입구를 반응기의 온도에 따라 조절되는 바이메탈 또는 가변성 금속으로 개폐하는 구조로 이루어진다.

Description

연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템{System for Distributing Exit Gases from Fuel Processor for Fuel Cells}

발명의 분야

본 발명은 연료전지용 반응기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스(exit gases)를 자동으로 조절하여 반응기 및/또는 버너에 다시 공급함으로써 반응기를 적정 온도로 유지하고, 미반응 기체를 다시 반응할 수 있도록 한 반응기 출구가스의 분배시스템에 관한 것이다.

발명의 배경

연료전지용 개질기는 LNG와 같은 가스상 또는 유체상의 반응물을 반응시켜 수소를 생성하기 위한 반응기와 상기 반응기를 가열시키기 위한 버너로 구성된다. 반응기에서 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등과 같은 생성물을 생성 및 분리하고 나머지 가스는 출구를 통하여 배출된다. 출구를 통하여 배출된 출구가스는 공기와 혼합하여 다시 버너로 유입되어 버너의 연료로 사용된다. 제1도는 종래의 연료전지용 반응기의 개략적인 구성도이다.

즉, 종래의 연료전지용 반응기에서 나오는 출구가스는 전량 버너로 유입되어 모두 연소된다. 따라서, 반응기의 온도를 자동으로 조절할 수 없었고, 반응기의 온도를 조절하기 위하여 별도의 외부 에너지를 필요로 하거나 별도의 장치를 필요로 하였다.

본 발명자는 상기와 같은 종래의 연료전지용 반응기가 갖는 결점을 보완하여 반응기로부터 배출되는 출구가스를 자동으로 조절하여 출구가스를 반응기와 버너에 각각 필요한 양으로 분배하여 공급할 수 있는 본 발명의 분배시스템을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스를 자동으로 조절하여 출구가스를 반응기와 버너에 각각 필요한 양으로 분배하여 공급할 수 있는 반응기 출구가스의 분배시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스를 자동으로 조절하여 출구가스를 반응기와 버너에 각각 필요한 양으로 분배함으로써, 반응기의 온도를 자동으로 조절할 수 있는 반응기 출구가스의 분배시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스를 자동으로 조절하여 출구가스를 반응기와 버너에 각각 필요한 양으로 분배함으로써, 별도의 외부 에너지나 장치가 없이도 반응기의 온도를 자동으로 조절할 수 있는 반응기 출구가스의 분배시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스를 자동으로 조절하여 출구가스를 반응기에 다시 순환시킴으로써 반응물의 미반응 기체가 다시 반응할 수 있는 반응기 출구가스의 분배시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

제1도는 종래의 연료전지용 반응기의 개략적인 구성도이다.

제2도는 본 발명에 따른 연료전지용 반응기의 개략적인 구성도이다.

제3도는 본 발명의 분배시스템에 적용되는 분배기의 개략적인 사시도이다.

* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *

1: 반응기(reactor) 2: 버너(burner)

3: 반응물 4: 생성물

5: 출구가스 라인 6: 버너라인

7: 연소가스 8: 분배기

9: 회수가스 라인 10: 바이메탈 또는 가변성 금속

11: 덮개

발명의 요약

본 발명에 따른 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템은 분배기(8)가 구비되어 상기 분배기에 의하여 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스의 일부를 반응기로 다시 순환하고 출구가스의 나머지 일부를 버너로 유입시키는 것을 그 특징으로 한다.

상기 분배기(8)는 상기 반응기(1)로 유입되는 회수가스 라인(9)과 상기 버너(2)로 유입되는 버너 라인(6)의 입구를 개폐하는 수단인 덮개(11) 및 상기 덮개에 연결된 바이메탈과 같은 가변금속(10)으로 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

제1도는 종래의 연료전지용 반응기의 개략적인 구성도이다. 연료전지용 개질기는 LNG와 같은 가스상 또는 유체상의 반응물(3)을 반응시켜 수소와 같은 생성물(4)을 생성하기 위한 반응기(1)와 상기 반응기를 가열시키기 위한 버너(2)로 구성된다. 반응기(1)에서 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등과 같은 생성물(4)을 생성 및 분리하고 나머지 가스는 출구가스 라인(5)을 통하여 배출되어, 다시 버너(2)로 유입되어 연소된다. 버너(2)에는 버너 라인(6)을 통해 출구가스와 공기가 혼합되어 유입되고, 연소한 후 연소가스(7)는 외부로 배출된다.

제1도와 같은 종래의 연료전지용 반응기에서 발생하는 출구가스는 전량 버너로 유입되어 모두 연소된다. 따라서, 반응기(1)의 온도를 조절하기가 용이하지 않았다. 반응기의 온도를 조절해야 하는 경우에는 별도의 외부 에너지를 사용하거나 또는 별도의 장치를 이용하여 왔다.

제2도는 본 발명에 따른 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템이 구비된 구성도로서, 이 시스템은 분배기(8)를 통해 반응기(1)의 출구가스를 적절히 분배하여 버너(2)로 유입시키거나, 반응기(1)로 재순환시키는 시스템이다.

상기 분배기(8)는 상기 반응기(1)로 유입되는 회수가스 라인(9)과 상기 버너(2)로 유입되는 버너 라인(6)의 입구를 개폐하는 수단인 덮개(11) 및 상기 덮개에 연결된 바이메탈 또는 가변성 금속(10)으로 이루어진다.

가스상 또는 유체상의 반응물(3)이 반응기(1)로 유입되어 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등과 같은 생성물(4)을 생성 및 분리시키고, 잔여 가스는 출구가스 라인(5)을 통해 분배기(8)로 유입된다. 분배기(8)로 유입된 출구가스는 버너 라인(6)을 통해 버너(2)로 유입되거나, 회수가스 라인(9)을 통해 반응기에 유입된다. 출구가스는 전량이 버너 라인(6)을 통해 버너(2)로 유입될 수도 있고, 전량이 회수가스 라인(9)을 통해 반응기(1)로 재순환될 수도 있고, 또 양 라인(6,9)으로 일정량씩 분배되어 유입될 수도 있다.

제3도는 본 발명의 분배시스템에 적용되는 분배기(8)의 개략적인 사시도이다.

제3(A)도 내지 제3(C)도에 도시된 바와 같이, 분배기(8) 내부에는 버너(2)로 유입되는 버너 라인(6)과 반응기(1)로 재순환되는 회수가스 라인(9)이 설치되고, 각각 그 입구에는 덮개(11)가 이동하면서 개폐기능을 나타낼 수 있도록 설계되어 있다. 상기 덮개(11)는 이동하면서 버너 라인(6)과 회수가스 라인(9)의 입구를 개폐하도록 바이메탈 또는 가변성 금속(10)에 연결되어 설치된다.

제3(A)도는 반응기가 원하는 온도 보다 저온을 나타내는 경우에 바이메탈 또는 가변성 금속(10)에 연결된 덮개(11)가 반응기(1)로 유입되는 회수가스 라인(9)을 완전히 차단한 경우이다. 회수가스 라인(9)이 완전히 차단되었기 때문에, 반응기로부터 나온 출구가스는 전량 버너(2)로 유입된다. 버너(2)에 의하여 반응기(1)의 온도가 상승하면 바이메탈 또는 가변성 금속(10)은 서서히 작동하여 덮개를 이동시킨다.

제3(B)도는 반응기의 온도가 저온으로부터 상승하여 적절한 온도를 유지하는 경우에, 덮개가 반응기로 유입되는 회수가스 라인(9)과 버너로 유입되는 버너 라인(6)을 거의 절반씩 차단하는 경우이다. 회수가스 라인(9)과 버너 라인(6)이 절반씩 열려있기 때문에, 반응기로부터 나온 출구가스는 거의 절반씩 회수가스 라인(9)과 버너 라인(6)으로 유입되어, 버너(2)와 반응기(1)에 각각 유입된다. 반응기의 온도가 더욱 상승하면 바이메탈 또는 가변성 금속은 서서히 작동하여 덮개를 이동시켜 버너 라인(6)을 차단한다.

제3(C)도는 반응기가 원하는 온도보다 고온을 나타내는 경우에, 바이메탈 또는 가변성 금속에 연결된 덮개가 버너(2)로 유입되는 버너 라인(6)을 완전히 차단한 경우이다. 버너 라인(6)이 완전히 차단되었기 때문에, 반응기로부터 나온 출구가스는 회수가스 라인(9)을 통해 전량 반응기(1)로 유입된다.

본 발명에 따른 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템은 바이메탈 또는 가변성 금속(10)에 연결된 덮개(11)가 이동하여 반응기(1)로 유입되는 회수가스 라인(9)과 버너(2)로 유입되는 버너 라인(6)을 반응기 내부의 온도에 따라 자동으로 조절하기 때문에, 반응기로부터 나오는 출구가스를 반응기와 버너로 적절히 분배할 수 있는 것이다.

본 발명은 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스를 자동으로 조절하여 출구가스를 반응기와 버너에 각각 필요한 양으로 분배함으로써, 별도의 외부 에너지나 장치가 없이도 반응기의 온도를 자동으로 조절하고, 출구가스를 반응기에 다시 순환시킴으로써 반응물의 미반응 기체가 다시 반응할 수 있는 반응기 출구가스의 분배시스템을 제공하는 효과를 지닌다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

반응기(1)와 버너(2)로 이루어지는 연료전지용 반응기 시스템에 있어서, 분배기(8)가 구비되어 상기 분배기에 의하여 연료전지용 반응기로부터 배출되는 출구가스의 일부를 반응기(1)로 다시 순환하고 출구가스의 나머지 일부를 버너(2)로 유입시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템.
제1항에 있어서, 상기 분배기(8)는 상기 반응기(1)로 유입되는 회수가스 라인(9)과 상기 버너(2)로 유입되는 버너 라인(6)의 입구를 개폐하는 수단인 덮개(11) 및 상기 덮개에 연결된 바이메탈 또는 가변성 금속(10)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템.
제2항에 있어서, 상기 바이메탈 또는 가변성 금속(10)에 연결된 덮개(11)가 이동하여 반응기(1)로 유입되는 회수가스 라인(9)과 버너(2)로 유입되는 버너 라인(6)을 반응기 내부의 온도에 따라 자동으로 조절함으로써 반응기로부터 나오는 출구가스를 반응기와 버너로 적절히 분배하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 반응기 출구가스의 분배시스템.
가스상 또는 유체상의 반응물(3)을 반응기(1)로 유입하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등의 생성물(4)을 생성 및 분리하고;

잔여 가스를 출구가스 라인(5)을 통해 분배기(8)로 유입하고; 그리고

상기 분배기(8)로 유입된 출구가스의 일부 또는 전부를 버너 라인(6)을 통해 버너(2)로 유입하고, 상기 출구가스의 일부 또는 전부를 회수가스 라인(9)을 통해 반응기(1)에 유입하는;

단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 반응기 시스템에서의 출구가스의 분배방법.