KR100669395B1 - Reformer for fuel cell system - Google Patents
Reformer for fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- KR100669395B1 KR100669395B1 KR1020050054828A KR20050054828A KR100669395B1 KR 100669395 B1 KR100669395 B1 KR 100669395B1 KR 1020050054828 A KR1020050054828 A KR 1020050054828A KR 20050054828 A KR20050054828 A KR 20050054828A KR 100669395 B1 KR100669395 B1 KR 100669395B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal plate
- reformer
- fuel cell
- metal
- fuel
- 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
- C01B2203/1035—Catalyst coated on equipment surfaces, e.g. reactor walls
-
- 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, 연료를 포함하는 반응물의 흐름을 가능케 하는 복수의 통로, 및 상기 통로의 표면에 코팅 형성되는 촉매층을 가지면서 플레이트 타입으로 이루어지는 적어도 1의 반응기 본체를 포함하며,The reformer for a fuel cell system according to the present invention includes at least one reactor body made of a plate type having a plurality of passages that enable the flow of reactants containing fuel, and a catalyst layer coated on the surfaces of the passages. ,
상기 반응기 본체는, 상기 통로의 개방단으로서 형성되어 상기 통로로 촉매 물질을 투입시키기 위한 촉매 투입구와, 상기 촉매 투입구를 마감하는 마감유닛을 포함한다.The reactor body is formed as an open end of the passage and includes a catalyst inlet for introducing a catalyst material into the passage, and a closing unit for closing the catalyst inlet.
연료전지, 스택, 개질장치, 반응기본체, 브레이징, 접합, 통로, 이동채널, 촉매층, 촉매투입구, 마감유닛, 마감블록, 용접 Fuel Cell, Stack, Reformer, Reaction Base, Brazing, Bonding, Passage, Moving Channel, Catalyst Layer, Catalyst Inlet, Finishing Unit, Finishing Block, 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 단면 구성도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a reformer for a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a reformer for a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치를 분해하여 도시한 사시도이다.4 is an exploded perspective view illustrating a reformer for a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시한 반응기 본체를 분해하여 나타내 보인 사시도이다.5 is an exploded perspective view illustrating 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 같은 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 못하 는 문제점이 있었다.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 was a problem that can not.
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, 연료를 포함하는 반응물의 흐름을 가능케 하는 복수의 통로, 및 상기 통로의 표면에 코팅 형성되는 촉매층을 가지면서 플레이트 타입으로 이루어지는 적어도 1의 반응기 본체를 포함하며,In order to achieve the above object, the reforming apparatus for a fuel cell system according to the present invention has a plurality of passages for enabling the flow of a reactant including fuel, and a catalyst layer coated on a surface of the passage in a plate type. Comprising at least one reactor body,
상기 반응기 본체는, 상기 통로의 개방단으로서 형성되어 상기 통로로 촉매 물질을 투입시키기 위한 촉매 투입구와, 상기 촉매 투입구를 마감하는 마감유닛을 포함한다.The reactor body is formed as an open end of the passage and includes a catalyst inlet for introducing a catalyst material into the passage, and a closing unit for closing the catalyst inlet.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치는, 상기 반응기 본체를 복수로 구비하고, 이들 반응기 본체를 연속적으로 적층하여 상기 반응기 본체의 집합체 구조로서 이루어질 수 있다.The reformer for a fuel cell system may include a plurality of reactor bodies, and the reactor bodies may be sequentially stacked to form an aggregate structure of the reactor bodies.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 반응기 본체는 상기 복수의 이동 채널을 일면에 형성하고 있는 제1 금속 플레이트와, 상기 제1 금속 플레이트에 밀착 배치되어 상기 이동 채널에 의한 상기 통로를 형성하는 제2 금속 플레이트와, 상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트의 밀착 부분에 용융 형성 되어 상기 제1,2 금속 플레이트를 일체로 접합시키는 접합부를 포함할 수 있다.In the reforming apparatus for a fuel cell system, the reactor body is arranged in close contact with the first metal plate and the first metal plate forming the plurality of moving channels on one surface to form the passage by the moving channel. A second metal plate and the first metal plate and the contact portion of the second metal plate may be molten to form a bonding portion for integrally bonding the first and second metal plate.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 제1 금속 플레이트는 상기 이동 채널을 제외한 나머지 부분이 상기 밀착 부분으로서 형성될 수 있다.In the reforming apparatus for the fuel cell system, the first metal plate may be formed as the close contact portion except for the moving channel.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 밀착 부분은 상기 제1 금속 플레이트의 일면에 임의의 간격을 두고 직선 상태로 돌출 형성되며, 상기 이동 채널은 상기 밀착 부분 사이의 공간으로서 형성될 수 있다.In the reforming apparatus for the fuel cell system, the contact portion may be formed to protrude in a straight line at a predetermined interval on one surface of the first metal plate, and the moving channel may be formed as a space between the contact portions.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 촉매 투입구는 상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트의 접합에 의해 상기 제1 금속 플레이트의 일측 가장자리단에 형성되며, 상기 이동 채널의 길이 방향에 수직한 단면 형상으로서 형성될 수 있다.In the reforming apparatus for a fuel cell system, the catalyst inlet is formed at one edge of the first metal plate by joining the first metal plate and the second metal plate, and is perpendicular to the longitudinal direction of the moving channel. It can be formed as one cross-sectional shape.
상기 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 이루어질 수 있다.In the reforming apparatus for the fuel cell system, 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 tight portion of the first metal plate. The thin metal sheet may be melted by heat.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 제1,2 금속 플레이트는 스테인레스강 또는 알루미늄으로 이루어짐이 바람직하다.In the reformer for a fuel cell system, the first and second metal plates are preferably made of stainless steel or aluminum.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 금속 박판은 상기 제1,2 금속 플레이트 보다 용융점이 낮은 금속 소재로서 형성될 수 있다.In the reforming apparatus for the fuel cell system, the metal thin plate may be formed as a metal material having a lower melting point than the first and second metal plates.
상기 연료 전지 시스템용 개질장치에 있어서, 상기 마감유닛은 상기 제1 금속 플레이트의 일측 가장자리단에 설치되어 상기 개방단을 폐쇄시키는 바아 형태의 마감블록과, 상기 제1 금속 플레이트와 상기 마감블록을 접합하는 용접부를 포함할 수 있다.In the reforming apparatus for the fuel cell system, the finishing unit is installed on one side edge of the first metal plate to close the open end of the bar-shaped block, the first metal plate and the finishing block joining It may include a weld.
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 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.
이 도면을 참고하여 본 발명에 적용되는 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 상기 연료 전지 시스템(100)은 연료를 포함하는 반응물의 화학 촉매 반응을 통해 이 반응물로부터 수소를 발생시키고, 이 수소를 산소와 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식으로서 구성된다.Referring to the
이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 수소를 함유한 액체 또는 기체 상태로 이루어진 연료를 포함한다. 그러나 이하에서 설명하는 연료는 상기한 액상의 연료를 의미한다.In this
그리고 본 시스템(100)은 수소와 반응하는 산소로서 별도의 저장수단에 저장된 순수한 산소를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 그대로 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 후자를 예로 하여 설명한다.In addition, the
이와 같은 연료 전지 시스템(100)은 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지 를 발생시키는 스택(10)과, 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 스택(10)으로 공급하는 개질장치(30)와, 개질장치(30)로 연료를 공급하기 위한 연료 공급원(50)과, 스택(10)으로 산소를 공급하기 위한 산소 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(Separator)(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, 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, 이 연료 탱크(51)에 저장된 연료를 배출시키고 이 연료를 개질장치(30)로 공급하는 연료 펌프(53)를 포함할 수 있다.The
그리고 산소 공급원(70)은 기설정된 펌핑 압력으로 공기를 흡입하여 이 공기를 스택(10)으로 공급하는 공기 펌프(71)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 산소 공급원(70)은 공기 펌프(71)를 구비하는 것에 한정되지 않고, 통상적인 구조의 팬(fan)을 구비할 수도 있다.In addition, 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 단면 구성도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a reformer for a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention.
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 연료의 흐름을 가능케 하는 복수의 통로(39) 및 이 통로(39)의 표면에 코팅 형성되는 촉매층(38)을 갖춘 플레이트 타입의 반응기 본체(41)를 구비한다. 여기서 촉매층(38)은 통로(39)를 통과하는 연료의 개질 반응을 촉진시켜 이 연료로부터 수소를 발생시키는 기능을 하게 된다.This
이 반응기 본체(41)는 대략 사각형(도 2에서 x축 방향의 길이가 y축 방향의 길이보다 긴 직사각형)의 금속 플레이트로 이루어지는 바, 제1 금속 플레이트(31) 와, 제1 금속 플레이트(31)의 상면에 밀착 배치되는 제2 금속 플레이트(32)와, 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)를 일체로 접합시키는 접합부(35)로서 구성된다. 이 때 언급한 바 있는 복수의 통로(39)는 제1 금속 플레이트(31)의 상면에 위치하게 되는 바, 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)가 접합부(35)에 의해 상호 접합됨으로써 연료를 통과시킬 수 있는 유통로로서 형성된다. 그리고 제1,2 금속 플레이트(31, 32)는 열전도성을 갖는 통상적인 금속 소재 예컨대, 스테인레스강 또는 알루미늄 소재로서 형성될 수 있다.The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질장치를 분해하여 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a reformer for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view showing a reformer for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
이 도면을 참고하여 본 실시예에 의한 반응기 본체(41)를 설명하면, 이 반응기 본체(41)는 통로(39)로 촉매 물질을 투입시키기 의한 촉매 투입구(45)와, 이 촉매 투입구(45)를 마감하는 마감유닛(47)을 포함한다.Referring to the drawings, the
촉매 투입구(45)는 통로(39: 도 2)와 연통하는 복수의 개방단(46)으로서 형성되는 바, 제1 금속 플레이트(31)의 일측 가장자리단(도면에서의 y축 방향)에 형성된다.The
마감유닛(47)은 제1 금속 플레이트(31)의 일측 가장자리단에 설치되어 촉매 투입구(45)를 폐쇄시키는 마감 블록(48)과, 이 마감 블록(48)을 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)에 일체로서 고정시키는 용접부(49)를 포함한다.The finishing
상기에서, 마감 블록(48)은 소정 폭과, 제1 금속 플레이트(31)에 상응하는 두께, 및 제1 금속 플레이트(31)의 일측 가장자리단에 상응하는 길이를 가진 바아 형태로서 구비된다. 용접부(49)는 마감블록(48)의 가장자리단과 제1,2 금속 플레이트(31, 32) 사이의 틈새를 실링하면서 이 마감블록(48)을 제1,2 금속 플레이트(31, 32)에 일체로 접합시키는 기능을 하게 된다.In the above, the finishing
따라서 반응기 본체(41)의 촉매 투입구(45)를 통해 촉매 물질을 통로(39: 도 2)로 투입하여 이 통로(39)의 표면에 촉매층(38: 도 2)을 코팅 형성하고, 마감 블록(48)으로 촉매 투입구(45)를 마감한 상태에서 이 마감 블록(48)을 제1,2 금속 플레이트(31, 32)에 용접함으로써 본 실시예에 의한 개질장치(30)를 구성할 수 있다.Therefore, the catalyst material is introduced into the passage 39 (FIG. 2) through the
이러한 개질장치(30)는 도면에 도시되고 있지 않지만, 연료를 통로(39: 도 2)로 주입시키기 위한 주입부와, 촉매층(38: 도 2)에 의한 연료의 개질 반응을 통해 생성되는 수소를 배출시키기 위한 배출부를 형성하고 있음은 자명한 사실이다.Although not shown in the drawing, the
이와 같은 반응기 본체(41)의 구성을 더욱 구체적으로 설명하면, 제1 금속 플레이트(31)는 도 5에 도시한 바와 같이, 통로(39: 도 2)에 상응하는 복수의 이동 채널(33)을 일면에 형성하고 있다.Referring to the configuration of the
이동 채널(33)은 제1 금속 플레이트(31)의 상면에 임의의 간격을 두고 돌출 형성된 리브들 즉, 뒤에서 더욱 설명하는 밀착 부분(a) 사이의 공간에 의해 연료의 흐름을 가능케 하는 패스를 형성할 수 있다. 바람직하게, 이동 채널(33)은 제1 금속 플레이트(31)의 상면에 대해 임의의 간격을 두고 직선 상태로 배치되며, 이들 직선 부분의 패스를 서로 연결하여 형성될 수 있다.The moving
이러한 이동 채널(33)은 제1 금속 플레이트(31)의 일측 가장자리단으로 개방 되는 개방단(46)을 형성하는 바, 이 개방단(46)은 이동 채널(33)의 길이 방향에 수직한 단면 형상으로서 형성될 수 있다. 따라서 이동 채널(33)의 개방단(46)은 제1 금속 플레이트(31)의 상면에 제2 금속 플레이트(32)가 밀착 배치됨으로써 본 실시예에 의한 촉매 투입구(45)로서 형성될 수 있다(도 4 참조).The moving
도 5에서 제1 금속 플레이트(31)의 상면에 대해 이동 채널(33)을 제외한 나머지 부분 즉, 리브들의 표면은 제2 금속 플레이트(32)와 상호 밀착되는 밀착 부분으로서 "a"로 표시되고 있다.In FIG. 5, the remaining portion of the upper surface of the
제2 금속 플레이트(32)는 제1 금속 플레이트(31)에 상응하는 형태로서 형성되며, 뒤에서 더욱 설명하는 접합부(35)에 의해 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분(a)에 접합 설치된다.The
따라서 본 실시예에 의한 반응기 본체(41)는 상기한 접합부(35)에 의해 제2 금속 플레이트(32)가 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분(a)에 접합됨으로써 상기 이동 채널(33)에 의한 통로(39: 도 2) 및 촉매 투입구(45)를 형성할 수 있다.Therefore, in the
위에서 언급한 바 있는 접합부(35)는 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)의 밀착 부분에 용융 형성되는 바, 제1,2 금속 플레이트(31, 32)를 일체로 접합시키는 기능을 하게 된다.The
이러한 접합부(35)는 도 5에 도시한 바와 같이, 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 소재로서 형성됨이 바람직하다.As shown in FIG. 5, the
이와 같이 둘 이상의 모재 사이에 소정의 금속 박판 또는 필름을 위치시키고, 이 금속 박판 또는 필름을 열에 의해 용융시켜 상기 모재들을 서로 접합시키는 접합 방식을 당 업계에서는 통상 브레이징(brazing) 접합 방식이라고도 한다.As described above, a bonding method in which a predetermined metal thin plate or film is positioned between two or more base materials, and the metal thin plate or film is melted by heat to bond the base materials to each other is also commonly referred to in the art as a brazing bonding method.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 연료 전지 시스템용 개질장치의 제조 방법을 살펴보면, 우선 복수의 이동 채널(33)을 형성하고 있는 제1 금속 플레이트(31)와, 제1 금속 플레이트(31)에 상응하는 형태의 제2 금속 플레이트(32)를 준비한다. 이 때 이동 채널(33)은 제1 금속 플레이트(31)의 일측 가장자리단으로 개방된 개방단(46)을 형성하고 있다.Looking at the manufacturing method of the reformer for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention configured as described above, first, the
이어서, 제1 금속 플레이트(31)의 밀착 부분(a) 즉, 제1 금속 플레이트(31)의 상면에 대해 이동 채널(33)을 제외한 나머지 부분에 상응하는 형태의 금속 박판(35a)을 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32) 사이에 개재한다.Subsequently, the metal
다음은 브레이징(brazing) 접합 방식을 이용하여 제1 금속 플레이트(31)와 제2 금속 플레이트(32)를 일체로 접합시키는 과정으로서, 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, 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.Next, the
따라서 제1,2 금속 플레이트(31, 32)가 상기한 접합부(35)에 의해 일체로 접합됨에 따라, 제1 금속 플레이트(31)의 이동 채널(33)에 의한 통로(39) 및 이동 채 널(33)의 개방단(46)에 의한 촉매 투입구(45)를 갖춘 반응기 본체(41)를 형성할 수 있다.Accordingly, as the first and
이러한 과정을 거친 후, 촉매 투입구(45)를 통해 촉매 물질을 통로(39)로 투입함으로써 통로(39)의 표면에 촉매층(38)을 코팅 형성한다.After such a process, the
마지막으로, 마감 블록(48)을 제1 금속 플레이트(31)의 가장자리단에 밀착시켜 촉매 투입구(45)를 폐쇄시킨 상태에서, 이 마감 블록(48)의 가장자리단과 제1,2 금속 플레이트(31, 32)를 레이저 용접하여 용접부(49)를 형성게 되면, 본 실시예에 의한 개질장치(30)의 제조가 완료된다.Finally, while the
따라서 연료의 흐름을 가능케 하는 채널에 촉매층을 코팅 형성하여 이루어지는 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 an example in which a reaction substrate formed by coating a catalyst layer on a channel that enables fuel flow and a plate formed by bonding a separate plate in a brazing manner, the catalyst layer is heated by heat during its manufacturing process. As a problem occurs, such as falling off, the reforming
이러한 개질장치(30)를 연료 전지 시스템(100)에 채용하게 되면, 연료 전지 시스템(100)의 작용시, 연료 펌프(53)를 가동시켜 반응기 본체(41)의 통로(39)로 연료를 공급한다. 그러면, 상기한 연료가 통로(39)를 따라 흐르면서 촉매층(38)에 의해 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 공 기를 스택(10)으로 공급하게 되면, 스택(10)의 전기 발생부(11)에서는 수소와 산소의 반응에 의해 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키게 된다.Thus, 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 구조의 제1 반응기 본체(41A)를 구비하고, 제1 반응기 본체(41A)에 적어도 1의 제2 반응기 본체(41B)를 적층하여 이들 반응기 본체(41A, 41B)의 집합체 구조로서 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the reforming
본 실시예에서, 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 연료의 산화 반응에 의한 기설정된 온도 범위의 열 에너지를 발생시키고 이 열 에너지를 제1 반응기 본체(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 일산화탄소의 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 본체 내부의 통로로 촉매 물질을 투입하여 이 통로의 표면에 촉매층을 코팅 형성하는 플레이트 타입의 개질장치를 구성함에 따라, 전체 시스템의 크기를 컴팩트하게 구현할 수 있으며, 적층 구조를 가능케 하여 전체 개질장치의 열 전달 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention as described above, the plate-type reforming device is configured to inject a catalyst material into the passage inside the reactor body formed by joining the first and second metal plates in a brazing manner to coat the catalyst layer on the surface of the passage. As a result, the size of the entire system can be realized compactly, and the laminated structure can be enabled to improve the heat transfer efficiency of the entire reformer.
또한 본 발명에 의하면, 채널에 촉매층이 코팅 형성된 반응 기판과, 별도의 플레이트를 브레이징 방식으로 접합하여 구성되는 일 예에 의한 개질장치에 있어, 반응 기판과 플레이트의 브레이징 접합 과정에서 촉매층이 열에 의해 떨어져 나가는 등의 문제점을 해결할 수 있다.In addition, according to the present invention, in the reforming apparatus according to an example configured by bonding a reaction substrate having a catalyst layer coated on the channel and a separate plate in a brazing manner, the catalyst layer is separated by heat during the brazing bonding process of the reaction substrate and the plate. Solve problems such as going out.
Claims (10)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050054828A KR100669395B1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Reformer for fuel cell system |
US11/402,428 US20060225347A1 (en) | 2005-04-12 | 2006-04-11 | Reformer for fuel cell system |
JP2006109559A JP2006294624A (en) | 2005-04-12 | 2006-04-12 | Reformer for fuel cell system |
EP06112521A EP1712275A3 (en) | 2005-04-12 | 2006-04-12 | Plate-type reactor body for a fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050054828A KR100669395B1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Reformer for fuel cell system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060135144A KR20060135144A (en) | 2006-12-29 |
KR100669395B1 true KR100669395B1 (en) | 2007-01-15 |
Family
ID=37813204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050054828A KR100669395B1 (en) | 2005-04-12 | 2005-06-24 | Reformer for fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100669395B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960006929B1 (en) * | 1989-11-27 | 1996-05-25 | 이사가와지마 하리마 헤비 인더스트리스 캄퍼니 리미티이드 | Plate type reformer assembly |
US20030075311A1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-04-24 | James Seaba | Method for processing fluid flows in a micro component reformer system |
-
2005
- 2005-06-24 KR KR1020050054828A patent/KR100669395B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960006929B1 (en) * | 1989-11-27 | 1996-05-25 | 이사가와지마 하리마 헤비 인더스트리스 캄퍼니 리미티이드 | Plate type reformer assembly |
US20030075311A1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-04-24 | James Seaba | Method for processing fluid flows in a micro component reformer system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060135144A (en) | 2006-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6569553B1 (en) | Fuel processor with integrated fuel cell utilizing ceramic technology | |
US7807312B2 (en) | Portable electrical energy generation equipment | |
US7758822B2 (en) | Reactor device | |
JP2004527872A (en) | Electrochemical cell stack | |
JP2007214134A (en) | Separator for molten carbonate type fuel cell and its manufacturing method | |
US7335432B2 (en) | Solid oxide fuel cell portable power source | |
US20090064579A1 (en) | Heat exchange reformer unit and reformer system | |
JP4963372B2 (en) | REACTOR, REACTOR MANUFACTURING METHOD, AND REACTOR UNIT MEMBER | |
US20100086813A1 (en) | Reaction Apparatus, Fuel Cell System and Electronic Device | |
US7749289B2 (en) | Fuel cell system, reformer used for the same, and method of manufacturing the same | |
KR100669395B1 (en) | Reformer for fuel cell system | |
KR100637497B1 (en) | Reformer for fuel cell system | |
US7887605B2 (en) | Reformer for fuel cell | |
US20060225347A1 (en) | Reformer for fuel cell system | |
JP4983859B2 (en) | Combustor | |
US8382865B2 (en) | Reaction apparatus, fuel cell system and electronic device | |
KR100551060B1 (en) | Fuel cell system, reformer used thereto and manufacturing method of the same | |
KR20060108111A (en) | Reformer for fuel cell system | |
JP2002164073A (en) | Non-membrane type fuel cell module | |
KR100639012B1 (en) | Prox reactor for fuel cell and fuel cell system having the same | |
JP4400273B2 (en) | Combustor and reactor | |
US8382866B2 (en) | Reaction apparatus, fuel cell system and electronic device | |
JP2006100086A (en) | Fuel cell | |
WO2005076395A1 (en) | Fuel cell | |
US20060196171A1 (en) | Injection nozzle assembly and fuel cell system having the same |
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: 20121221 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131220 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |