KR100724397B1 - Energy supply system using fuel cell - Google Patents

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KR1020060056089A
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허성근
육형규
이현재
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엘지전자 주식회사
주식회사 엘지화학
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Abstract

Provided is an energy supply system using a fuel cell, which causes an air conditioner to operate by way of a gas engine driven by exhaust gas from a reformer, and allows efficient and maximized utilization of energy generated from a fuel cell. The energy supply system using a fuel cell comprises: a fuel cell having a reformer(10) for purifying hydrogen in fuel and stacks(21-25) for generating electric energy and heat energy through electrochemical reactions between the hydrogen and oxygen; a gas engine(31) connected to an exhaust line of the reformer and driven by the exhaust gas of the reformer; and an air conditioner including a compressor(32) connected to the gas engine for compressing a coolant, an outdoor heat exchanger(33) connected to the compressor, an expansion unit connected to the outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger(41) connected to the expansion unit and then to the compressor.

Description

연료전지를 이용한 에너지 공급 장치{ENERGY SUPPLY SYSTEM USING FUEL CELL}Energy supply device using fuel cell {ENERGY SUPPLY SYSTEM USING FUEL CELL}

도 1은 본 발명 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치가 모식도, 1 is a schematic diagram of an energy supply apparatus using a fuel cell of the present invention;

도 2는 본 발명 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치의 계통도,2 is a system diagram of an energy supply device using the fuel cell of the present invention;

도 3은 본 발명 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치의 변형예에 대한 요부를 보인 계통도,3 is a schematic diagram showing the main part of a modification of the energy supply apparatus using the fuel cell of the present invention;

도 4는 본 발명 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치에 대한 다른 실시예를 보인 계통도.Figure 4 is a schematic diagram showing another embodiment of the energy supply device using the fuel cell of the present invention.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **

10 : 개질기 20~25 : 스택10: reformer 20-25: stack

30 : 실외기 31 : 가스엔진30: outdoor unit 31: gas engine

32 : 압축기 33 : 실외열교환기32: compressor 33: outdoor heat exchanger

34 : 팽창변 35 : 4방밸브34: expansion valve 35: 4-way valve

40 : 실내기 41 : 실내열교환기40: indoor unit 41: indoor heat exchanger

50 : 히트파이프 60 : 수소 분리정제기50: heat pipe 60: hydrogen separation and purification

H1 : 공동주택의 각 가정 H2 : 공동주택의 공동시설H1: Each family in a multi-family house

L1 : 연료공급라인 L2 : 배기라인L1: Fuel Supply Line L2: Exhaust Line

본 발명은 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치에 관한 것으로, 특히 개질기에서 화학 반응후 발생되는 열을 이용하여 냉난방의 에어지원으로 활용할 수 있는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy supply apparatus using a fuel cell, and more particularly, to an energy supply apparatus using a fuel cell that can be utilized as air support for cooling and heating by using heat generated after a chemical reaction in a reformer.

일반적으로 연료전지(FUEL CELL SYSTEM)는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치이다. 상기 연료전지는 작동온도와 주연료의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산염형(PAGC), 용융탄산염형(MCFC), 고체전해질형(SOFC), 고분자전해질형(PEMFC) 등으로 구분된다. 이 중에서 상기 고분자전해질형 연료전지의 전해질은 액체가 아닌 고체 고분자 중합체(Membrane)로서 다른 연료전지와는 구별된다. 상기 고분자전해질형 연료전지는 통상 LNG, LPG 등의 탄화수소계(CH계열) 연료를 개질기에서 탈황공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 수소(H2)만을 정제하고, 이 정제된 수소를 스택의 연료극으로 공급하여 연료로 사용하고 있다. In general, a fuel cell system is an electrochemical device that directly converts chemical energy of hydrogen and oxygen into electrical energy. The fuel cell is classified into an alkaline type (AFC), a phosphate type (PAGC), a molten carbonate type (MCFC), a solid electrolyte type (SOFC), a polymer electrolyte type (PEMFC) and the like according to the operating temperature and the form of the main fuel. Among them, the electrolyte of the polymer electrolyte fuel cell is a solid polymer (Membrane), which is not a liquid, and is distinguished from other fuel cells. In the polymer electrolyte fuel cell, hydrocarbon-based (CH-based) fuels, such as LNG and LPG, are usually purified through a desulfurization process, a reforming reaction, and a hydrogen purification process in a reformer, and only hydrogen (H 2 ) is purified. It is supplied to the anode and used as fuel.

이러한 연료전지는 연료극으로 수소가 공급되는 동시에 공기극으로는 산소를 포함한 공기가 지속적으로 공급되어 그 수소와 산소의 전기 화학적 반응을 거쳐 반응 전후의 에너지 차를 전기 에너지로 직접 변환시키고, 이 과정에서 연료전지는 전기 에너지와 함께 부산물로 반응열과 물이 생성되는 것이었다.The fuel cell is supplied with hydrogen to the anode and at the same time, air containing oxygen is continuously supplied to the cathode to directly convert the energy difference before and after the reaction into electrical energy through the electrochemical reaction between the hydrogen and oxygen. The cell was produced by reaction heat and water as a by-product along with electrical energy.

그러나, 상기와 같은 종래 연료전지에 있어서는, 대부분의 연료전지 자체가 단독주택형으로 개발되어 반응 부산물로 생성되는 반응열이나 폐가스를 주로 온수나 난방수를 가열하는 데에만 활용되는 등 반응열이나 폐가스에 대한 활용도가 극히 제한적이었다. 하지만 최근 공동주택형 연료전지가 개발되면서 반응 부산물로서의 폐열은 물론 폐가스를 보다 폭넓게 활용하여 에너지 효율을 극대화하고자 하는 필요성이 더욱 부각되고 있다.However, in the conventional fuel cells as described above, most of the fuel cells themselves are developed in a single house type, and the utilization of reaction heat or waste gas is mainly used only for heating hot water or heating water for reaction heat or waste gas generated as reaction by-products. Was extremely limited. However, with the recent development of multi-unit fuel cells, the necessity of maximizing energy efficiency by utilizing waste gas as a reaction by-product as well as waste gas more widely has been highlighted.

본 발명은 상기와 같은 종래 연료전지의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 반응후 부산물로 생성되는 반응열이나 폐가스를 이용하여 냉난방기를 구동시킴으로써 에너지 효율을 높일 수 있는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional fuel cell as described above, to provide an energy supply device using a fuel cell that can increase the energy efficiency by driving the air-conditioner using the heat of reaction or waste gas generated as a by-product after the reaction. There is an object of the present invention.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 연료에서 수소가 정제되는 개질기와, 상기 개질기에서 정제된 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기에너지와 열에너지가 생성되는 스택을 포함한 연료전지; 상기 개질기의 배기라인에 연결되어 그 개질기에서 반응후 배기되는 가스를 이용하여 구동되는 가스엔진; 및 상기 가스엔진에 기구적으로 연결되어 구동되면서 냉매를 압축하는 압축기와, 그 압축기에 연결되는 실외열교환기와, 그 실외열교환기에 연결되는 팽창기구와, 그 팽창기구에 연결되어 다시 압축기에 연결되는 실내열교환기로 이루어진 공기조화기;를 포함한 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a fuel cell including a reformer in which hydrogen is purified from a fuel, and a stack in which electrical and thermal energy are generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen purified in the reformer; A gas engine connected to an exhaust line of the reformer and driven using a gas exhausted after the reaction in the reformer; And a compressor that is mechanically connected to the gas engine and compresses the refrigerant, an outdoor heat exchanger connected to the compressor, an expansion device connected to the outdoor heat exchanger, and an indoor device connected to the expansion device and connected to the compressor again. Provided is an energy supply apparatus using a fuel cell, including an air conditioner consisting of a heat exchanger.

이하, 본 발명에 의한 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an energy supply device using a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치는, 흔히 공동주택 등 건물의 지하에 마련된 기계실에는 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 한 개의 개질기(10)가 설치되고, 공동주택의 각 가정(H1)마다에는 상기 개질기(10)에 병렬 연결되어 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기에너지와 열에너지를 생성하는 복수의 스택(21~25)이 설치되며, 공동주택의 관리실이나 노인정 같은 공동시설(H2)의 실외에는 상기 개질기(10)에서 발생되는 폐가스 또는 반응열을 이용하여 구동되는 가스엔진(31)을 포함한 실외기(30)가 설치되고, 상기 공동시설(H2)의 실내에는 상기 가스엔진(30)에 의해 구동되면서 냉/온풍을 제공하도록 실내기(40)가 설치된다.As shown in FIG. 1, in the energy supply device using the fuel cell according to the present invention, a reformer 10 for refining hydrogen from a hydrocarbon-based fuel is often installed in a machine room provided in a basement of a building such as an apartment house. Each home H1 of the multi-family house is provided with a plurality of stacks 21 to 25 connected in parallel to the reformer 10 to generate electric energy and thermal energy by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, and the management room of the multi-family house. The outdoor unit 30 including the gas engine 31 driven by the waste gas generated from the reformer 10 or the reaction heat is installed in the outdoor of the common facility H2, such as a senior citizen's boat, and the interior of the common facility H2. The indoor unit 40 is installed to provide cold / hot air while being driven by the gas engine 30.

상기 개질기(10)는 버너(미도시)를 이용하여 탄화수소계열의 연료와 반응하기 위한 증기를 발생하는 증기발생단계와, 연료와 수증기가 개질 반응하여 수소를 발생시키는 증기반응단계와, 증기반응단계를 거치면서 부산물로 발생된 일산화탄소를 재반응시켜 수소를 추가 발생시키는 중온수반응단계와, 상기 중온수반응기를 통과한 연료에 공기를 공급하여 그 공기를 촉매로 연료중의 일산화탄소를 제거하는 부분산화반응단계를 차례대로 진행할 수 있도록 이루어진다. The reformer 10 includes a steam generating step of generating steam for reacting with a hydrocarbon-based fuel by using a burner (not shown), a steam reaction step of generating hydrogen by reforming and reacting fuel and steam, and a steam reaction step The hot and hot water reaction step of generating hydrogen by re-reacting carbon monoxide generated as a by-product while passing through the gas, and supplying air to the fuel passing through the hot and hot water reactor, and partially oxidizing carbon monoxide in the fuel by using the air as a catalyst. The reaction steps are made in sequence.

또, 상기 개질기(10)에는 LNG와 같은 탄화수소계열의 연료를 공급하여 탈황공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 정제된 수소(H2)를 각각의 스택(21~25)에 공 급하도록 연료공급라인()이 연결되고, 상기 개질기(10)에는 반응후 발생되는 폐가스를 상기 가스엔진(31)으로 공급하도록 배기라인(L2)이 연결된다.In addition, the reformer 10 is supplied with a hydrocarbon-based fuel such as LNG to supply purified hydrogen (H 2 ) to each of the stacks 21 to 25 through a desulfurization process → reforming reaction → hydrogen purification process. Supply line () is connected, the reformer 10 is connected to the exhaust line (L2) to supply the waste gas generated after the reaction to the gas engine (31).

상기 스택(21~25)은 전해질막(미도시)을 사이에 두고 연료극과 공기극이 배치되고, 그 연료극과 공기극의 외측면에는 연료유로와 공기유로를 각각 구비한 분리판이 배치되어 단위셀을 이룬다. 상기 복수의 단위셀이 적층되어 상기한 스택(21~25)이 이루어진다.In the stacks 21 to 25, a fuel electrode and an air electrode are disposed with an electrolyte membrane (not shown) interposed therebetween, and separation plates each having a fuel flow path and an air flow path are disposed on outer surfaces of the fuel electrode and the air electrode to form a unit cell. . The plurality of unit cells are stacked to form the stacks 21 to 25.

또, 상기 스택(21~25)에는 그 스택에서 생성된 전기에너지가 가정용 전원으로 변환되도록 하는 전기변환유닛(미도시)이 각각 설치된다. 상기 전기변환유닛은 스택(21~25)에서 생성되는 DC를 스위칭시켜 AC로 만들고 이 AC를 정류하여 다시 DC로 만드는 DC-DC 컨버터와 DC를 다시 AC로 변환하여 각 가구의 AC전원용 전기제품에 공급하는 인버터(Inverter)를 포함하여 이루어진다. 또, 상기 전기변환유닛은 스택(21~25)의 용량에 따라 부하에 단독으로 연결될 수도 있으나 통상 연료전지의 초기운전이나 부하량의 변화에 대응할 수 있도록 기존의 상용전원(Grid)과 연결될 수도 있다.In addition, the stacks 21 to 25 are each provided with an electric conversion unit (not shown) for converting the electric energy generated in the stack into a home power source. The electric conversion unit converts the DC generated from the stacks 21 to 25 into AC, rectifies the AC, and converts the DC into a DC, and converts the DC back into AC and converts the DC into AC. Including an inverter to supply. In addition, the electric conversion unit may be connected to the load alone according to the capacity of the stack (21 ~ 25), but can also be connected to the conventional commercial power (Grid) to cope with the initial operation of the fuel cell or the change of the load.

상기 실외기(30)는 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 개질기(10)의 배기라인(L2)을 통해 공급되는 폐가스를 연소시켜 회전력을 발생하는 가스엔진(31)과, 상기 가스엔진(31)에 벨트식으로 연결되어 그 가스엔진(31)의 구동력에 의해 압축기구부가 작동되면서 냉매를 압축하는 압축기(32)와, 상기 압축기(32)의 일측에 연결되어 냉매를 응축하는 실외열교환기(33)와, 상기 실외열교환기(33)와 후술할 실내열교환기(41) 사이에 연결되어 냉매를 감압하는 팽창변(34)으로 이루어진다.The outdoor unit 30 is a gas engine 31 for generating a rotational force by burning the waste gas supplied through the exhaust line (L2) of the reformer 10, as shown in Figs. 1 and 2 and the gas engine 31 The compressor 32 is connected to the belt type to operate the compressor mechanism by the driving force of the gas engine 31, and the compressor 32 compresses the refrigerant, and the outdoor heat exchanger 33 is connected to one side of the compressor 32 to condense the refrigerant. And an expansion valve 34 connected between the outdoor heat exchanger 33 and the indoor heat exchanger 41 to be described later to reduce the refrigerant.

여기서, 상기 압축기(32)에서 압축된 냉매가 실외열교환기(33)로 먼저 이동되도록 하여 공동시설(H2)의 실내공간을 냉방시키거나 또는 실내열교환기(41)로 먼저 이동되도록 하여 상기 실내 공간을 난방시키도록 그 냉매의 유동방향을 전환하는 4방밸브(35)가 설치될 수도 있다.Here, the refrigerant compressed by the compressor (32) is first moved to the outdoor heat exchanger (33) to cool the indoor space of the common facility (H2) or to move first to the indoor heat exchanger (41). Four-way valve 35 for switching the flow direction of the refrigerant may be provided to heat the.

상기 실내기(40)는 일단은 팽창변(34)을 사이에 두고 실외열교환기(33)에 연결되는 반면 타단은 압축기에 연결되는 실내열교환기(41)가 설치되어 이루어진다.The indoor unit 40 has one end connected to the outdoor heat exchanger 33 with an expansion valve 34 interposed therebetween, while the other end is provided with an indoor heat exchanger 41 connected to the compressor.

한편, 도 3에서와 같이 상기 개질기(10)에서 스택(21~25)으로 연료를 공급하는 연료공급라인(L1)의 중간에 히트파이프(40)가 연결되고, 그 히트파이프(40)의 타단은 상기 가스엔진(31)에 연결되어 상기 개질기(10)에서의 반응열이 가스엔진(31)을 구동하는데 활용되도록 할 수도 있다. 여기서, 상기 연료공급라인(L1)의 중간에 수소의 순도를 높이는 수소 분리정제기(PSA; Pressure Swing Adsorption)(50)가 구비되는 경우에는 그 수소 분리정제기(50)의 전위에 상기 히트파이프(40)가 설치되는 것이 보다 많은 열을 용이하게 얻을 수 있어 바람직하다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, a heat pipe 40 is connected to the middle of the fuel supply line L1 that supplies fuel from the reformer 10 to the stacks 21 to 25, and the other end of the heat pipe 40. May be connected to the gas engine 31 to allow the heat of reaction in the reformer 10 to be used to drive the gas engine 31. Here, when a hydrogen swing purifier (PSA) is provided in the middle of the fuel supply line (L1) to increase the purity of hydrogen, the heat pipe 40 may be provided at a potential of the hydrogen separation purifier 50. ) Is preferable because more heat can be easily obtained.

상기와 같은 본 발명에 의한 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.The energy supply device using the fuel cell according to the present invention as described above has the following effects.

즉, 상기 연료전지의 개질기(10)에서 탄화수소계열의 연료를 개질하여 수소를 정제하고, 이 수소가 상기 각 스택(21~25)의 연료극으로 공급되는 한편 공기가 상기 각 스택(21~25)의 공기극으로 공급됨으로써 상기 연료극에서는 산화반응이, 상기 공기극에서는 환원반응이 일어나게 한다. 이 과정에서 생성되는 전자가 상기 연료극에서 공기극으로 이동하면서 전기에너지가 발생되고, 그 전기에너지는 상기 전기변환유닛에서 교류전기로 전환되어 각각의 가정(H1)으로 공급된다.That is, the reformer 10 of the fuel cell reforms a hydrocarbon-based fuel to purify hydrogen, and the hydrogen is supplied to the anode of each of the stacks 21 to 25, while air is supplied to each of the stacks 21 to 25. By supplying to the cathode, the oxidation reaction occurs at the anode and the reduction reaction occurs at the cathode. As the electrons generated in this process move from the anode to the cathode, electrical energy is generated, and the electrical energy is converted into alternating current in the electrical conversion unit and supplied to each home H1.

이때, 상기 연료전지의 개질기(10)에서 수소가 정제되고 남은 폐가스는 배기라인(L2)을 통해 배출되는데, 이 폐가스는 상기 가스엔진(31)의 실린더로 공급되어 연소되면서 회전력이 발생되고, 이 회전력은 벨트 등으로 연결되는 압축기(32)의 구동축에 전달되어 그 압축기(32)가 구동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하게 된다. At this time, the hydrogen is purified in the reformer 10 of the fuel cell and the remaining waste gas is discharged through the exhaust line (L2), the waste gas is supplied to the cylinder of the gas engine 31 and burned to generate a rotational force, The rotational force is transmitted to the drive shaft of the compressor 32 connected by a belt or the like, and the compressor 32 drives and compresses and discharges the refrigerant while driving.

이 냉매는 도 2에서와 같이 냉방운전(실선화살표)을 하는 경우에는 상기 4방밸브(35)를 통해 상기 실외열교환기(33)를 거치면서 응축되었다가 팽창변(34)을 통해 실내열교환기(41)에서 증발되어 다시 4방밸브(35)를 거쳐 압축기(32)로 회수된다. 이 과정에서 상기 실내열교환기(41)는 냉풍을 발생하여 공동시설(H2)의 실내공간에 공급하게 된다. In the cooling operation (solid arrow) as shown in FIG. 2, the refrigerant is condensed while passing through the outdoor heat exchanger 33 through the four-way valve 35 and then through the expansion valve 34. Evaporated at 41) and recovered to the compressor 32 via the four-way valve 35 again. In this process, the indoor heat exchanger 41 generates cold air and supplies it to the indoor space of the common facility H2.

반면, 도 2에서와 같이 난방운전(점선화살표)을 하는 경우에는 상기 압축기(32)에서 토출되는 냉매가 상기 4방밸브(35)를 통해 상기 실내열교환기(41)를 거치면서 응축되고, 이어서 상기 팽창변(34)을 거쳐 실외열교환기(33)에서 증발된 후 다시 4방밸브(35)를 통해 압축기(32)로 회수된다. 이 과정에서 상기 실내열교환기(41)는 온풍을 발생하여 공동시설(H2)의 실내공간에 공급하게 된다.On the other hand, when the heating operation (dotted arrow) as shown in FIG. 2, the refrigerant discharged from the compressor 32 is condensed while passing through the indoor heat exchanger 41 through the four-way valve 35, and then After evaporation from the outdoor heat exchanger (33) via the expansion valve (34), it is recovered to the compressor (32) through the four-way valve (35) again. In this process, the indoor heat exchanger 41 generates hot air and supplies it to the indoor space of the common facility H2.

아울러, 도 3에서와 같이 상기 개질기(10)에서 수소가 산소와 전기 화학적 반응을 하면서 반응열이 발생되고, 이 반응열은 상기 연료공급라인(L1)에 설치된 히트파이프(40)를 통해 상기 가스엔진으로 공급되어 그 가스엔진(31)이 보다 원활하게 구동될 수 있도록 보조 에너지원으로 활용된다.In addition, as shown in FIG. 3, the heat of reaction is generated while hydrogen is electrochemically reacted with oxygen in the reformer 10, and the heat of reaction is transferred to the gas engine through a heat pipe 40 installed in the fuel supply line L1. The gas engine 31 is supplied and used as an auxiliary energy source so that the gas engine 31 can be driven more smoothly.

이렇게, 상기 개질기에서 수소가 정제되는 과정에서 발생되는 폐가스와 반응열을 이용하여 가스엔진을 구동시키고 이 가스엔진에 공기조화기를 연결하여 특정 공간을 냉/난방할 수 있도록 구성함으로써, 상기 연료전지에서 발생되는 반응 부산물의 활용도를 높여 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 특히, 한 개의 개질기에 복수의 스택이 병렬 연결되는 멀티형 공동주택용 연료전지의 경우에는 상기 개질기에서 발생되는 폐가스와 반응열의 열량으로 많은 가구에서 필요로 하는 온수나 난방수를 공급할 수 없어 그 실효성이 낮았으나 상기 폐가스와 반응열을 이용하여 공동주택의 관리실과 같은 소형 GHP(Gas engine Heat Pump)의 가스엔진을 구동하는데 활용함에 따라 폐에너지를 보다 폭넓게 활용할 수 있고 이를 통해 연료전지의 에너지 효율을 극대화할 수 있다.In this way, by driving the gas engine using the waste gas and the reaction heat generated in the process of hydrogen purification in the reformer and by connecting the air conditioner to the gas engine configured to cool / heat a specific space, generated in the fuel cell By increasing the utilization of the reaction by-products can be maximized energy efficiency. In particular, in the case of a multi-type multi-unit fuel cell in which a plurality of stacks are connected in parallel to one reformer, the waste gas and heat of reaction generated from the reformer cannot supply hot water or heating water required by many households, and thus its effectiveness is low. However, by using the waste gas and the reaction heat to drive a gas engine of a small gas engine heat pump (GHP) such as a management room of a multi-family house, waste energy can be utilized more widely, thereby maximizing the energy efficiency of the fuel cell. have.

한편, 전술한 일실시예에서는 공동주택용 연료전지의 경우를 예로들어 살펴보았으나, 경우에 따라서는 도 4에서와 같이 한 개의 스택(20)을 가지는 단독주택용 연료전지에서도 개질기(10)에서 발생되는 폐가스와 반응열을 가스엔진(31)을 구동시키고 이 가스엔진(31)으로 냉/난방기의 냉동사이클을 작동시켜 각 가정에 냉/온풍을 제공할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 전술한 일례와 대동소이하므로 생략한다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the case of the multi-unit fuel cell has been described as an example, but in some cases, the fuel cell for the single-family house having one stack 20 as shown in FIG. 4 may be generated in the reformer 10. The waste gas and the heat of reaction drive the gas engine 31 and operate the refrigeration cycle of the air conditioner / heater with the gas engine 31 to provide cooling / hot air to each home. Detailed description thereof will be omitted since it is almost the same as the above-described example.

본 발명에 의한 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치는, 개질기에서 발생되는 폐가스와 반응열을 이용하여 가스엔진을 구동하고 이 가스엔진을 이용하여 냉/난방기를 작동시킴으로써, 연료전지에서 발생되는 에너지를 폭넓게 활용할 수 있고 이를 통해 에너지 효율을 극대화할 수 있다.An energy supply device using a fuel cell according to the present invention uses a waste gas generated from a reformer and heat of reaction to drive a gas engine, and uses a gas engine to operate a cooling / heater to thereby widely utilize energy generated from the fuel cell. This can maximize energy efficiency.

Claims (7)

연료에서 수소가 정제되는 개질기와, 상기 개질기에서 정제된 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기에너지와 열에너지가 생성되는 스택을 포함한 연료전지;A fuel cell including a reformer for refining hydrogen in a fuel and a stack for generating electrical energy and thermal energy by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen purified in the reformer; 상기 개질기의 배기라인에 연결되어 그 개질기에서 반응후 배기되는 가스를 이용하여 구동되는 가스엔진; 및A gas engine connected to an exhaust line of the reformer and driven using a gas exhausted after the reaction in the reformer; And 상기 가스엔진에 기구적으로 연결되어 구동되면서 냉매를 압축하는 압축기와, 그 압축기에 연결되는 실외열교환기와, 그 실외열교환기에 연결되는 팽창기구와, 그 팽창기구에 연결되어 다시 압축기에 연결되는 실내열교환기로 이루어진 공기조화기;를 포함한 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치.A compressor that is mechanically connected to the gas engine and compresses the refrigerant, an outdoor heat exchanger connected to the compressor, an expansion mechanism connected to the outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger connected to the expansion mechanism and connected to the compressor again Energy supply apparatus using a fuel cell comprising a; air conditioner consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축기의 출구와 입구 사이에는 냉매의 유동방향을 실외열교환기 또는 실내열교환기 쪽으로 전환할 수 있도록 4방밸브가 설치되는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치.An energy supply apparatus using a fuel cell is provided between the outlet and the inlet of the compressor to switch the flow direction of the refrigerant to the outdoor heat exchanger or the indoor heat exchanger. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개질기는 스택과 분리되어 독립적으로 설치되는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치.The reformer is separated from the stack, the energy supply device using a fuel cell that is installed independently. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 개질기는 복수의 스택과 병렬 연결되는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치.The reformer is an energy supply apparatus using a fuel cell connected in parallel with a plurality of stacks. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개질기는 스택과 함께 일체형으로 설치되는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치.The reformer is an energy supply device using a fuel cell that is integrally installed with the stack. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개질기의 출구와 스택의 연료극 사이에는 상기 개질기에서 발생되는 반응열을 흡수하여 상기 가스엔진의 구동원으로 활용될 수 있도록 전열부재가 설치되는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치. An energy supply device using a fuel cell is provided between the outlet of the reformer and the anode of the stack heat transfer member is installed to absorb the reaction heat generated in the reformer to be used as a driving source of the gas engine. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개질기는 건물의 기계실에 설치되고, 상기 가스엔진과 실외열교환기 그리고 팽창기구는 실외에 설치되며, 상기 실내열교환기는 실내에 설치되는 연료전지를 이용한 에너지 공급 장치.The reformer is installed in the machine room of the building, the gas engine, the outdoor heat exchanger and the expansion mechanism is installed outdoors, the indoor heat exchanger is an energy supply apparatus using a fuel cell is installed indoors.
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