KR100637497B1 - Reformer for fuel cell system - Google Patents
Reformer for fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- KR100637497B1 KR100637497B1 KR1020050030268A KR20050030268A KR100637497B1 KR 100637497 B1 KR100637497 B1 KR 100637497B1 KR 1020050030268 A KR1020050030268 A KR 1020050030268A KR 20050030268 A KR20050030268 A KR 20050030268A KR 100637497 B1 KR100637497 B1 KR 100637497B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal plate
- fuel cell
- cell system
- catalyst inlet
- reformer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
- C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
- C01B3/26—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
-
- 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
- H01M8/0625—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 in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치는, 내부에 소정의 수용 공간을 가지면서 플레이트 타입으로 이루어지는 적어도 1의 반응기 본체와, 상기 수용 공간에 충전 형성되는 촉매층을 포함하며,The reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention includes at least one reactor body made of a plate type while having a predetermined accommodation space therein, and a catalyst layer filled in the accommodation space,
상기 반응기 본체는, 상기 수용 공간으로 촉매를 충전시키기 위한 적어도 1의 촉매 투입구와, 상기 촉매 투입구를 마감하는 마감부재를 포함한다.The reactor body includes at least one catalyst inlet for filling the catalyst into the receiving space and a closing member for closing the catalyst inlet.
연료전지, 스택, 개질장치, 반응기본체, 브레이징, 접합, 수용공간, 촉매층, 촉매투입구, 마감부재, 용접 Fuel Cell, Stack, Reformer, Reaction Base, Brazing, Bonding, Receiving Space, Catalyst Layer, Catalyst Inlet, Finish, Welding
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개질장치를 채용하는 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a fuel cell system employing a reforming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a reformer for a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 단면 구성도이다.3 is a cross-sectional view of FIG. 2.
도 4는 도 2에 도시한 개질장치를 분해하여 나타내 보인 사시도이다.4 is an exploded perspective view illustrating the reformer shown in FIG. 2.
도 5는 도 4에 도시한 반응기 본체의 구성 및 제조 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining the structure and manufacturing method of the reactor body shown in FIG. 4.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치의 구성을 도시한 개략적인 단면 구성도이다.6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a reformer for a fuel cell system according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료로부터 수소를 발생시키는 플레이트 타입의 개질장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a plate type reformer for generating hydrogen from fuel.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같 은 연료와 산소를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템이다.As is known, a fuel cell is a power generation system that generates electrical energy using fuel and oxygen such as methanol, ethanol and natural gas.
이러한 연료 전지에 있어 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지는 바, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.The polymer electrolyte fuel cell (PEMFC, hereinafter called PEMFC for convenience), which has been recently developed in such a fuel cell, has excellent output characteristics, low operating temperature, and fast start-up and response characteristics. As well as mobile power sources such as automobiles, as well as distributed power sources such as homes, public buildings and small power sources such as for electronic devices has a wide range of applications.
PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질기(Reformer), 연료 탱크 등을 구비한다. 스택은 수소와 산소의 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 그리고 개질기는 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 스택으로 공급한다.PEMFC basically includes a stack, a reformer, a fuel tank, etc. to construct a system. The stack forms the body of a fuel cell that generates electrical energy through the reaction of hydrogen and oxygen, and the fuel pump supplies the fuel in the fuel tank to the reformer. The reformer then reforms the fuel to generate hydrogen and supplies this hydrogen to the stack.
이와 같은 연료 전지 시스템에 있어, 개질기는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소를 발생시키는 바, 연료를 이용하여 열 에너지를 발생시키고, 이 열 에너지에 의한 연료의 개질 반응을 통해 수소를 발생시키며, 수소에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 복수의 연료처리유닛으로서 구성될 수 있다.In such a fuel cell system, the reformer generates hydrogen from the fuel through a chemical catalytic reaction by thermal energy. The reformer generates thermal energy using the fuel, and generates hydrogen through the reforming reaction of the fuel by the thermal energy. And a plurality of fuel processing units that generate and reduce the concentration of carbon monoxide contained in hydrogen.
그런데, 종래에 따른 연료 전지 시스템용 개질기는 복수의 연료처리유닛이 용기 타입으로 분산 배치됨에 따라, 이들 상호 간의 열교환이 직접적으로 이루어지지 않아 열 전달면에서 불리하고, 전체 시스템의 크기를 컴팩트하게 구현하지 못하는 문제점이 있다.However, according to the conventional reformer for a fuel cell system, since a plurality of fuel processing units are distributed and disposed in a container type, heat exchange between them is not directly performed, which is disadvantageous in terms of heat transfer, and the size of the entire system is compactly realized. There is a problem that can not be.
본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 플레이트 타입의 구조로서 열전달 효율을 극대화시키고, 전체 시스템의 부피를 줄일 수 있는 연료 전지 시스템용 개질장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a reforming apparatus for a fuel cell system that can maximize heat transfer efficiency and reduce the volume of an entire system as a plate type structure.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치는, 내부에 소정의 수용 공간을 가지면서 플레이트 타입으로 이루어지는 적어도 1의 반응기 본체와, 상기 수용 공간에 충전 형성되는 촉매층을 포함하며,In order to achieve the above object, the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention includes at least one reactor body having a predetermined accommodating space therein and having a plate type, and a catalyst layer filled in the accommodating space. ,
상기 반응기 본체는, 상기 수용 공간으로 촉매를 충전시키기 위한 적어도 1의 촉매 투입구와, 상기 촉매 투입구를 마감하는 마감부재를 포함한다.The reactor body includes at least one catalyst inlet for filling the catalyst into the receiving space and a closing member for closing the catalyst inlet.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치는, 상기 반응기 본체를 복수로 구비하고, 이들 반응기 본체를 연속적으로 적층하여 상기 반응기 본체의 집합체 구조로 이루어질 수도 있다.The reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention may include a plurality of the reactor main bodies, and the reactor main bodies may be sequentially stacked to form an aggregate structure of the reactor main bodies.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 반응기 본체는 상기 마감부재와 상기 촉매 투입구를 접합시키는 용접부를 포함할 수도 있다.In addition, in the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention, the reactor body may include a welding unit for joining the finishing member and the catalyst inlet.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 촉매 투입구는 상기 수용 공간과 연통하는 구멍으로서 형성되며, 상기 마감부재를 삽입하기 위한 개방단을 구비하고 있다.In the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention, the catalyst inlet is formed as a hole communicating with the receiving space, and has an open end for inserting the finishing member.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 마감부재 는 상기 촉매 투입구와 형태의 결합을 이루는 블록으로서 형성될 수 있다.In addition, in the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention, the finishing member may be formed as a block forming a combination with the catalyst inlet.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 반응기 본체는, 상기 수용 공간에 상응하는 제1 홈과 상기 촉매 투입구에 상응하는 제2 홈을 가진 제1 금속 플레이트와, 상기 제1 금속 플레이트에 밀착 배치되어 상기 제1 홈에 의한 상기 수용 공간, 및 상기 제2 홈에 의한 상기 촉매 투입구를 형성하는 제2 금속 플레이트와, 상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트의 밀착 부분에 용융 형성되어 상기 제1,2 금속 플레이트를 일체로 접합시키는 접합부를 포함할 수 있다.In the reformer for a fuel cell system according to the present invention, the reactor body includes a first metal plate having a first groove corresponding to the accommodation space and a second groove corresponding to the catalyst inlet, and the first metal. A second metal plate arranged in close contact with the plate to form the receiving space by the first groove, and the catalyst inlet by the second groove, and a melted portion in close contact with the first metal plate and the second metal plate; It may be formed to include a junction for integrally bonding the first, second metal plate.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 제1 금속 플레이트는 상기 제1,2 홈을 제외한 나머지 부분에 밀착 부분을 형성할 수 있다.In addition, in the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention, the first metal plate may form a close contact portion at portions other than the first and second grooves.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 접합부는 상기 제1 금속 플레이트의 밀착 부분에 상응하는 형태를 가지면서 상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트 사이에 개재되는 금속 박판으로서 형성되며, 상기 금속 박판이 열에 의해 용융되어 이루어지는 것이 바람직하다.And in the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention, the joining portion is formed as a metal thin plate interposed between the first metal plate and the second metal plate while having a shape corresponding to the contact portion of the first metal plate. It is preferably formed by melting the thin metal plate by heat.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 제1,2 금속 플레이트는 스테인레스강 또는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 금속 박판은 상기 제1,2 금속 플레이트 보다 용융점이 낮은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.In the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention, the first and second metal plates may be formed of stainless steel or aluminum. In this case, the metal thin plate is preferably made of a material having a lower melting point than the first and second metal plates.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 촉매층은 펠릿 형태의 촉매를 상기 촉매 투입구를 통해 상기 수용 공간으로 충전하여 형 성될 수 있다.In the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention, the catalyst layer may be formed by filling a catalyst in pellet form into the accommodation space through the catalyst inlet.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개질장치를 채용하는 연료 전지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system employing a reformer according to an embodiment of the present invention.
이 도면을 참고하여 본 발명에 적용되는 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 상기 연료 전지 시스템(100)은 연료를 포함하는 반응물을 개질하여 수소를 발생시키고, 이 수소를 산소와 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식으로 이루어진다.Referring to the
이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 수소를 함유한 액상 또는 기체 상태로 이루어진 연료를 포함한다. 그러나 이하에서 설명하는 연료는 상기한 액상의 연료를 의미한다.The fuel in the
이와 같은 연료 전지 시스템(100)은 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 스택(10)과, 연료를 포함하는 반응물을 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 스택(10)으로 공급하는 개질장치(30)와, 개질장치(30)로 연료를 공급하는 연료 공급원(50)과, 스택(10)으로 산소를 공급하는 공기 공급원(70)을 포함하여 구성된다.The
스택(10)은 상기한 전기 에너지를 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(11)를 구비하는 바, 이 전기 발생부(11)는 통상적인 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(당 업계에서는 '바이폴라 플레이트'라고도 한다.)를 밀착 배치하여 구성될 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 상기한 최소 단위의 전기 발생부(11)를 복수로 구비하고, 이들을 연속적으로 배치함으로써 전기 발생부(11)의 집합체 구조에 의한 스택(10)을 형성할 수 있다. 이와 같은 스택(10)의 구성은 통상적인 고분자 전해질형 연료 전지의 스택 구성으로 이루어질 수 있으므로 본 명세서에서 그 자세한 설명한 생략하기로 한다.The
본 실시예에서, 상기 개질장치(30)는 언급한 바 있는 반응물을 화학적으로 변화시켜, 궁극적으로는 연료 공급원(50)에 의해 제공되는 연료를 개질하여 수소를 발생시키는 연료처리유닛으로서 구성되는 바, 이러한 연료처리유닛은 열 에너지에 의한 연료의 개질 반응을 통해 수소를 발생시키는 개질 반응기, 연료의 산화 반응을 통해 상기 열 에너지를 발생시키는 산화 반응기, 수소에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 일산화탄소 정화기를 포함할 수 있다. 이러한 개질장치(30)의 구성은 도 2 내지 도 5를 참조하여 뒤에서 더욱 설명하기로 한다.In this embodiment, the
상기한 개질장치(30)로 연료를 공급하는 연료 공급원(50)은 연료를 저장하는 연료 탱크(51)와, 상기 연료를 배출시키고 이 연료를 개질장치(30)로 공급하는 연료 펌프(53)를 포함할 수 있다. 그리고 공기 공급원(70)은 기설정된 펌핑 압력으로 공기를 흡입하여 이 공기를 스택(10)으로 공급하는 공기 펌프(71)를 포함할 수 있다. 대안으로서, 상기 공기 공급원(70)은 공기 펌프(71)를 구비하는 것에 한정되지 않고, 통상적인 구조의 팬(fan)을 구비할 수도 있다.The
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 개질장치(30)를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the reforming
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면 구성도이다.2 is a perspective view illustrating a reformer for a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of FIG. 2.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 개질장치(30)는 열 에너지에 의한 연료의 개질 반응을 통해 이 연료로부터 수소를 발생시키는 연료처리유닛의 개질 반응기로서 구비된다.Referring to the drawings, the reforming
이러한 개질장치(30)는 상기 개질 반응을 촉진시키기 위한 촉매층(38)을 내부에 형성하고 있는 플레이트 타입의 반응기 본체(41)를 구성한다.The
상기에서, 반응기 본체(41)는 내부에 소정의 수용 공간(43: 도 3)을 형성하는 대략 사각형(도 2에서 x 축 방향의 길이가 y축 방향의 길이보다 긴 직사각형)의 금속 플레이트로 이루어진다. 이 때 반응기 본체(41)는 상기 수용 공간(43)에 펠릿 형태의 촉매가 충전되어 상기한 촉매층(38)을 형성할 수 있다.In the above, the
구체적으로, 반응기 본체(41)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 수용 공간(43)으로 펠릿 형태의 촉매를 충전시키기 위한 촉매 투입구(45)와, 이 촉매 투입구(45)를 실질적으로 마감하는 마감부재(47)를 구비한다.Specifically, as shown in FIG. 4, the reactor
촉매 투입구(45)는 수용 공간(43)과 연통하는 구멍으로서 반응기 본체(41)의 일측에 형성되며, 마감부재(47)를 삽입할 수 있는 개방단(46)을 이 반응기 본체(41)의 측면에 형성하고 있다. 이 때 촉매 투입구(45)는 도면에 도시한 바와 같이 반응기 본체(41)의 측면에 단일의 구멍으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 반응기 본체(41)의 측면에 다수의 구멍으로 형성될 수도 있다.The
마감부재(47)는 촉매 투입구(45)와 형태의 결합을 이루는 마감 블록(48)으로 형성될 수 있다. 이 마감 블록(48)은 촉매 투입구(45)의 개방단(46)을 통해 삽입되어 상기 촉매 투입구(45)를 마감하게 된다.The closing
이러한 반응기 본체(41)에, 마감 블록(48)을 촉매 투입구(45)의 개방단(46)에 접합시키는 용접부(49)가 제공되는 바, 이 용접부(49)는 마감 블록(48)의 가장자리단과 촉매 투입구(45)의 개방단(46)을 레이저 용접하여 형성될 수 있다. 이 용접부(49)는 마감 블록(48)의 가장자리단과 상기 개방단(46) 사이의 틈새를 실링하면서 이 마감 블록(48)을 반응기 본체(41)에 일체로 접합시키는 기능을 하게 된다.This
따라서 반응기 본체(41)의 촉매 투입구(45)를 통해 펠릿 형태의 촉매를 수용 공간(43)으로 충전하여 촉매층(38)을 형성하고, 이 촉매 투입구(45)에 마감 블록(48)를 삽입하여 이 마감 블록(48)과 촉매 투입구(45)의 개방단(46)을 레이저 용접함으로써 본 실시예에 의한 개질장치(30)를 형성할 수 있다. 이 때, 상기한 개질장치(30)는 연료를 수용 공간(43)으로 주입시키기 위한 주입부(도시하지 않음)와, 촉매층(38)에 의한 연료의 개질 반응을 통해 생성되는 수소를 배출시키기 위한 배출부(도시하지 않음)를 형성하고 있음은 자명한 사실이다.Accordingly, the
상기와 같이 구성되는 반응기 본체(41)의 구조를 더욱 구체적으로 설명하면, 이 반응기 본체(41)는 펠릿 형태의 촉매를 실질적으로 수용하는 제1 금속 플레이트(31)와, 제1 금속 플레이트(31)에 밀착 배치되는 제2 금속 플레이트(32)와, 제1 금 속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)를 일체로 접합시키는 접합부(35)로 구성된다.Referring to the structure of the
도 5는 도 4에 도시한 반응기 본체의 구성 및 제조 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining the structure and manufacturing method of the reactor body shown in FIG. 4.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 반응기 몸체(41)에 있어, 제1 금속 플레이트(31)는 수용 공간(43)에 상응하는 제1 홈(33)과, 촉매 투입구(45)에 상응하는 제2 홈(34)을 도면에서의 상면에 형성하고 있다. 제1 홈(33)은 제1 금속 플레이트(31)의 상면 가장자리 부분을 제외한 나머지 부분에 대략 사각형을 취하는 형태로서 형성된다. 제2 홈(34)은 제1 홈(33)과 연통되도록 상기 가장자리 부분에 형성된다. 상기한 제2 홈(34)은 마감 블록(48)과 상보적인 결합을 이루는 형태로서 형성되는 바, 제1 금속 플레이트(31)의 일측 단변 부분에 언급한 바 있는 개방단(46: 도 4)을 형성할 수 있다. 이 때 도면에서 제1 홈(33)과 제2 홈(34)을 제외한 제1 금속 플레이트(31)의 "a" 부분은 뒤에서 더욱 설명하는 제2 금속 플레이트(32)와 밀착되는 밀착 부분으로서 형성된다.Referring to the drawings, in the
제2 금속 플레이트(32)는 제1 금속 플레이트(31)에 상응하는 크기로서 형성되며, 뒤에서 더욱 설명하는 접합부(35)에 의해 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분과 접합된다.The
따라서 상기한 접합부(35)에 의해 제2 금속 플레이트(32)가 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분(a)에 접합됨으로써, 상기 제1 홈(33)에 의한 수용 공간(43) 및 제2 홈(34)에 의한 촉매 투입구(45)를 형성할 수 있다.Accordingly, the
상기한 접합부(35)는 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)의 밀착 부분에 용융 형성되어 제1,2 금속 플레이트(31, 32)를 일체로 결합시키는 기능을 하게 된다. 이 접합부(35)는 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분(a)에 상응하는 형태의 금속 박판(35a)이 소정 열에 의해 용융/고착되어 형성될 수 있다. 이 때 상기 금속 박판(35a)은 제1,2 금속 플레이트(31, 32) 보다 용융점이 낮은 통상적인 금속 소재로 형성됨이 바람직하다. 이와 같이 소정의 금속 박판 또는 필름을 용융시켜 둘 이상의 모재를 서로 접합시키는 방식을 당 업계에서는 통상 브레이징(brazing) 접합 방식이라고도 한다.The
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치의 제조 방법을 살펴보면, 우선 제1 홈(33) 및 제2 홈(34)을 형성하고 있는 제1 금속 플레이트(31)와, 제1 금속 플레이트(31)에 상응하는 크기의 제2 금속 플레이트(32)와, 제2 홈(34)에 상응하는 형태의 마감 블록(48)을 준비한다.Looking at the manufacturing method of the reforming apparatus for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention configured as described above, first, the
이 때 상기 제1 홈(33)은 제1 금속 플레이트(31)의 상면 가장자리 부분을 제외한 나머지 부분에 형성되고 있다. 그리고 제2 홈(34)은 상기 가장자리 부분에 제1 홈(33)과 연통하면서 제1 금속 플레이트(31)의 일측 단변 부분으로 개방된 형태로서 형성되고 있다. 상기 제1 금속 플레이트(31)의 제1,2 홈(33, 34)을 제외한 나머지 부분은 도면에서 "a" 부분으로 표시되고 있으며, 제2 금속 플레이트(32)와 밀착되는 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분을 의미한다.In this case, the
이어서, 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분(a)에 상응하는 형태의 금속 박판(35a)을 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32) 사이에 개재시킨다.Subsequently, a metal
다음은 브레이징(brazing) 접합 방식을 이용하여 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)를 일체로 접합시키는 과정으로서, 상기 금속 박판(35a)을 사이에 두고 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)를 가압 밀착시킨 상태에서, 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)을 소정 온도로 가열한다. 그러면, 상기 금속 박판(35a)은 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32) 사이의 밀착 부분에서 상기한 열에 의해 용융되어 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)의 밀착 부분에 접합부(35)를 형성하게 된다.The following is a process of integrally joining the
따라서 제1,2 금속 플레이트(31, 32)가 상기한 접합부(35)에 의해 일체로 접합됨에 따라, 제1 금속 플레이트(31)의 제1 홈(33)에 의한 수용 공간(43), 및 제2 홈(34)에 의한 촉매 투입구(45)를 갖춘 반응기 본체(41)를 형성할 수 있다.Accordingly, as the first and
이러한 과정을 거친 후, 반응기 본체(41)의 촉매 투입구(45)를 통해 펠릿 형태의 촉매를 수용 공간(43)으로 투입함으로써 촉매층(38)을 형성하고, 마감 블록(48)을 촉매 투입구(45)에 삽입한 상태에서 이 마감 블록(48)의 가장자리단과 촉매 투입구(45)의 개방단(46)을 레이저 용접하여 용접부(49)를 형성하게 되면, 본 실시예에 의한 개질장치(30)의 제조가 완료된다.After such a process, the
부연 설명하면, 본 실시예에 의한 개질장치(30)에 따르면, 브레이징 방식으로 제1,2 금속 플레이트(31, 32)를 접합하여 수용 공간(43) 및 촉매 투입구(45)를 갖춘 반응기 본체(41)를 형성하고, 촉매 투입구(45)를 통해 수용 공간(43)으로 촉매를 충전 형성한 다음, 촉매 투입구(45)를 마감하여 구성될 수 있다.In detail, according to the reforming
따라서 연료의 흐름을 가능케 하는 채널에 촉매층을 코팅 형성하여 이루어지 는 반응 기판과 별도의 플레이트를 브레이징 방식으로 접합하여 플레이트 타입으로 구성되는 일 예에 의한 개질장치의 경우, 이의 제조 과정에서 촉매층이 열에 의해 떨어져 나가는 등의 문제점이 발생하는 바, 본 실시예에 의한 개질장치(30)는 상술한 바와 같은 제조 과정을 통해 구성됨에 따라 언급한 바와 같은 문제점을 유발하지 않는다.Therefore, in the case of the reformer according to one example of a plate type by bonding a reaction plate and a separate plate formed by coating a catalyst layer on a channel that enables fuel flow to form a brazing method, the catalyst layer is heat Due to the problem of falling off, etc., the reforming
이러한 개질장치(30)를 연료 전지 시스템(100)에 채용하게 되면, 이 연료 전지 시스템(100)의 작용시, 연료 펌프(53)를 가동시켜 반응기 본체(41)의 수용 공간(43)으로 연료를 공급한다. 그러면, 상기한 연료가 수용 공간(43)으로 흐르면서 촉매층(38)에 의한 개질 반응을 일으키게 되는 바, 본 실시예에 의한 개질장치(30)에서는 상기한 연료의 개질 반응에 의해 수소를 발생시키게 된다.When the
이로써 상기한 수소를 스택(10)으로 공급하고, 공기 펌프(71)를 가동시켜 공기를 스택(10)으로 공급하게 되면, 상기 스택(10)의 전기 발생부(11)에서는 수소와 산소의 반응에 의해 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키게 된다.As a result, when the hydrogen is supplied to the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치의 구성을 도시한 개략적인 단면 구성도이다.6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a reformer for a fuel cell system according to another embodiment of the present invention.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템용 개질장치(30A)는 전기 실시예에서와 같은 제1 반응기 본체(41A)를 구비하고, 제1 반응기 본체(41A)에 적어도 하나의 제2 반응기 본체(41B)를 적층하여 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the
본 실시예에서, 상기 제2 반응기 본체(41B)는 제1 반응기 본체(41A)와 동일한 구조로 이루어지는 바, 도면에 가상선으로 도시한 바와 같이 제1 반응기 본체 (41A)의 상,하면에 밀착 배치될 수 있다.In the present embodiment, the second reactor
바람직하게, 제1 반응기 본체(41A)의 상면에 배치되는 제2 반응기 본체(41B)는 연료와 산소의 산화 반응에 의한 기설정된 온도 범위의 열 에너지를 발생시키고 이 열 에너지를 제1 반응기 몸체(41A)에 제공하는 연료처리유닛의 산화 반응기로서 구비될 수 있다. 그리고 제1 반응기 본체(41A)의 하면에 배치되는 제2 반응기 본체(41B)는 제1 반응기 본체(41A)로부터 발생되는 수소에 함유된 일산화탄소와, 별도로 공급되는 산소의 산화 반응을 통해 상기 일산화탄소의 농도를 저감시키는 연료처리유닛의 일산화탄소 저감기(통상적으로, "PROX 반응기" 라고 한다.)로서 구비될 수 있다.Preferably, the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 제1,2 금속 플레이트를 브레이징 방식으로 접합하여 된 반응기 본체의 내부에 펠릿 형태의 촉매를 충전하여 플레이트 타입의 개질장치를 구성함에 따라, 전체적인 시스템을 컴팩트하게 구현할 수 있으며, 적층 구조를 가능케 하여 전체 개질장치의 열 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 채널에 촉매층이 코팅 형성된 반응 기판과 별도의 플레이트를 브레이징 방식으로 접합하여 구성되는 일 예에 의한 개질장치에 있어, 반응 기판과 플레이트의 브레이 징 접합 과정에서 촉매층이 열에 의해 떨어져 나가는 등의 문제점을 해결할 수 있다.According to the present invention as described above, by filling the catalyst in the form of pellets into the reactor body formed by joining the first and second metal plates in a brazing manner, to form a plate-type reforming device, the entire system can be compactly implemented. It is possible to improve the heat transfer efficiency of the overall reforming apparatus by enabling a laminated structure. In addition, in the reforming apparatus formed by bonding the reaction substrate having a catalyst layer coated on the channel with a separate plate in a brazing manner, the catalyst layer may be separated by heat during the brazing bonding process of the reaction substrate and the plate. I can solve it.
Claims (11)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050030268A KR100637497B1 (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Reformer for fuel cell system |
US11/402,428 US20060225347A1 (en) | 2005-04-12 | 2006-04-11 | Reformer for fuel cell system |
EP06112521A EP1712275A3 (en) | 2005-04-12 | 2006-04-12 | Plate-type reactor body for a fuel cell system |
JP2006109559A JP2006294624A (en) | 2005-04-12 | 2006-04-12 | Reformer for fuel cell system |
CNB2006100917016A CN100459266C (en) | 2005-04-12 | 2006-04-12 | Reformer for fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050030268A KR100637497B1 (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Reformer for fuel cell system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060108112A KR20060108112A (en) | 2006-10-17 |
KR100637497B1 true KR100637497B1 (en) | 2006-10-20 |
Family
ID=37195551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050030268A KR100637497B1 (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Reformer for fuel cell system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100637497B1 (en) |
CN (1) | CN100459266C (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106887630B (en) * | 2015-12-15 | 2019-07-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | High-temperature fuel cell stack, fuel cell system and system control method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN86106962A (en) * | 1986-11-01 | 1988-05-11 | 菲利浦光灯制造公司 | Carburator made of aluminium alloy for family refrigator and manufacture method thereof |
JPH085644B2 (en) * | 1989-11-27 | 1996-01-24 | 石川島播磨重工業株式会社 | Plate reformer |
US5270127A (en) * | 1991-08-09 | 1993-12-14 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Plate shift converter |
ATE171649T1 (en) * | 1993-07-05 | 1998-10-15 | Packinox Sa | METHOD AND DEVICE FOR REGULATING THE TEMPERATURES OF REACTIONS |
EP0687648B1 (en) * | 1994-06-15 | 1998-09-16 | dbb fuel cell engines GmbH | Two stages methanol reforming |
-
2005
- 2005-04-12 KR KR1020050030268A patent/KR100637497B1/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-04-12 CN CNB2006100917016A patent/CN100459266C/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
07109103 * |
1019960006929 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060108112A (en) | 2006-10-17 |
CN1855595A (en) | 2006-11-01 |
CN100459266C (en) | 2009-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6569553B1 (en) | Fuel processor with integrated fuel cell utilizing ceramic technology | |
US7807312B2 (en) | Portable electrical energy generation equipment | |
US20080171255A1 (en) | Fuel cell for use in a portable fuel cell system | |
US20060003202A1 (en) | Reformer and fuel cell system having the same | |
US7754164B2 (en) | Reformer and fuel cell system having the same | |
US20060014056A1 (en) | Reformer and fuel cell system having the same | |
US20050214614A1 (en) | Fuel cell system | |
KR100637497B1 (en) | Reformer for fuel cell system | |
US7749289B2 (en) | Fuel cell system, reformer used for the same, and method of manufacturing the same | |
US7887605B2 (en) | Reformer for fuel cell | |
US20060225347A1 (en) | Reformer for fuel cell system | |
US8283080B2 (en) | Fuel cell system including fuel supply apparatus | |
KR100669395B1 (en) | Reformer for fuel cell system | |
KR20060108111A (en) | Reformer for fuel cell system | |
KR100551060B1 (en) | Fuel cell system, reformer used thereto and manufacturing method of the same | |
KR100536204B1 (en) | Fuel cell system | |
US20060172174A1 (en) | Fuel cell system | |
KR100551061B1 (en) | Fuel cell system and reformer used thereto | |
JP5104900B2 (en) | Power generator | |
US7736784B2 (en) | Injection nozzle assembly and fuel cell system having the same | |
KR100639012B1 (en) | Prox reactor for fuel cell and fuel cell system having the same | |
JP2005108562A (en) | Power generating device | |
KR20060106367A (en) | Reformer for fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120921 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130924 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150925 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |