KR100804693B1 - Carbon monoxide reducing device for reformer used in fuel cell, and fuel cell system comprising same - Google Patents

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KR100804693B1 KR1020060087314A KR20060087314A KR100804693B1 KR 100804693 B1 KR100804693 B1 KR 100804693B1 KR 1020060087314 A KR1020060087314 A KR 1020060087314A KR 20060087314 A KR20060087314 A KR 20060087314A KR 100804693 B1 KR100804693 B1 KR 100804693B1
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고로빈스키 레오니드
김주용
이성철
이찬호
한만석
이용걸
서동명
김진광
안진구
이동욱
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Abstract

A device for reducing carbon monoxide for a fuel cell modifier, and a fuel cell system containing the device are provided to improve carbon monoxide oxidation activity and selectivity and to simplify structure. A device for reducing carbon monoxide comprises a first reactor which is provided with a first carbon monoxide oxidation catalyst reacting with the carbon monoxide of a reformed fuel; and a second reactor which is provided with a second carbon monoxide oxidation catalyst reacting with the carbon monoxide of a reformed fuel, wherein the carbon monoxide is supplied to the first reactor to react with the first carbon monoxide oxidation catalyst and is supplied to the second reactor to react with the second carbon monoxide oxidation catalyst, and the first carbon monoxide oxidation catalyst has a higher selectivity of oxidation of carbon monoxide than the second carbon monoxide oxidation catalyst.

Description

연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템{CARBON MONOXIDE REDUCING DEVICE FOR REFORMER USED IN FUEL CELL, AND FUEL CELL SYSTEM COMPRISING SAME}Carbon monoxide reduction device of reformer for fuel cell and fuel cell system including same {CARBON MONOXIDE REDUCING DEVICE FOR REFORMER USED IN FUEL CELL, AND FUEL CELL SYSTEM COMPRISING SAME}

도 1은 본 발명의 연료 전지 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view schematically showing the structure of a fuel cell system of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 일산화탄소 저감 장치의 사시도.2 is a perspective view of a carbon monoxide reduction device according to an embodiment of the present invention.

도 3는 도 2의 일산화탄소 저감 장치를 개략적으로 도시한 블록도.3 is a block diagram schematically showing the carbon monoxide reduction device of FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 일산화탄소 산화 촉매 제조시, 가열 공정 동안의 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프.4 is a graph showing a temperature change with time during a heating process when preparing a first carbon monoxide oxidation catalyst according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예 1에서 측정한 제 2 반응기 내부의 온도에 따른 일산화탄소 저감 장치 배출구에서의 일산화탄소의 배출 농도를 나타내는 도면.5 is a view showing the concentration of carbon monoxide discharged at the carbon monoxide reduction device outlet according to the temperature inside the second reactor measured in Example 1 of the present invention.

도 6은 실시예 1, 및 비교예 1 내지 2에서 측정한 수소 가스 잔존율을 나타내는 그래프.6 is a graph showing the hydrogen gas residual ratio measured in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치 및 그를 포함하는 연 료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조를 가지며, 일산화탄소 산화 활성과 선택성이 우수한 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치 및 그를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon monoxide reduction device for a fuel cell reformer and a fuel cell system including the same, and more particularly, to a carbon monoxide reduction device for a fuel cell reformer having a simple structure and excellent in carbon monoxide oxidation activity and selectivity, and a fuel comprising the same. It relates to a battery system.

[종래 기술][Prior art]

연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연기체와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산화제의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 이러한 연료 전지는 화석 에너지를 대체할 수 있는 청정 에너지원으로서, 단위 전지의 적층에 의한 스택 구성으로 다양한 범위의 출력을 낼 수 있는 장점을 갖고 있으며, 소형 리튬 전지에 비하여 4 내지 10배의 에너지 밀도를 나타내기 때문에 소형 및 이동용 휴대전원으로 주목 받고 있다. A fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxidant contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol, and natural gas into electrical energy. Such a fuel cell is a clean energy source that can replace fossil energy, and has a merit of outputting a wide range of outputs by stacking unit cells, and having an energy density of 4 to 10 times compared to a small lithium battery. It is attracting attention as a compact and mobile portable power source.

연료 전지의 대표적인 예로는 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxidation Fuel Cell)를 들 수 있다. 상기 직접 산화형 연료 전지에서 연료로 메탄올을 사용하는 경우는 직접 메탄올 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell)라 한다. Representative examples of the fuel cell include a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) and a direct oxidation fuel cell (Direct Oxidation Fuel Cell). When methanol is used as a fuel in the direct oxidation fuel cell, it is called a direct methanol fuel cell (DMFC).

상기 고분자 전해질형 연료 전지는 에너지 밀도가 크고, 출력이 높다는 장점을 가지고 있으나, 수소 가스의 취급에 주의를 요하고 연료가스인 수소를 생산하기 위하여 메탄이나 메탄올 및 천연 가스 등을 개질하기 위한 연료 개질 장치 등의 부대 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.The polymer electrolyte fuel cell has an advantage of having a high energy density and a high output, but requires attention to handling hydrogen gas and reforms fuel for reforming methane, methanol, natural gas, etc. to produce hydrogen as fuel gas. There is a problem that requires additional equipment such as a device.

이러한 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)와 세퍼레이터(Separator)(또 는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)라고도 함)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수 십개로 적층된 구조를 가진다. 상기 막-전극 어셈블리는 수소 이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질 막을 사이에 두고 애노드 전극과 캐소드 전극이 위치하는 구조를 가진다.In such a fuel cell system, the stack that substantially generates electricity is comprised of a number of unit cells consisting of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator (also called a bipolar plate). It has a stacked structure of several tens. The membrane-electrode assembly has a structure in which an anode electrode and a cathode electrode are positioned with a polymer electrolyte membrane including a hydrogen ion conductive polymer interposed therebetween.

연료 전지에서 전기를 발생시키는 원리는 연료가 연료극인 애노드 전극으로 공급되어 애노드 전극의 촉매에 흡착되고, 연료가 산화되어, 수소 이온과 전자를 생성시키고, 이때 발생된 전자는 외부 회로에 따라 산화극인 캐소드 전극에 도달하며, 수소 이온은 고분자 전해질 막을 통과하여 캐소드 전극으로 전달된다. 캐소드 전극으로 산화제가 공급되고, 이 산화제, 수소 이온 및 전자가 캐소드 전극의 촉매 상에서 반응하여 물을 생성하면서 전기를 발생시키게 된다.The principle of generating electricity in a fuel cell is that fuel is supplied to an anode electrode, which is a fuel electrode, adsorbed to a catalyst of the anode electrode, and the fuel is oxidized to generate hydrogen ions and electrons. Reaching the cathode electrode, hydrogen ions pass through the polymer electrolyte membrane and are delivered to the cathode electrode. An oxidant is supplied to the cathode, and the oxidant, hydrogen ions, and electrons react on the catalyst of the cathode to generate electricity while producing water.

연료 전지 시스템은 스택(Stack), 개질기(Reformer), 연료 탱크 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 그리고 개질기는 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고, 그 수소 가스를 스택으로 공급한다.The fuel cell system includes a stack, a reformer, a fuel tank, a fuel pump, and the like. The stack forms the body of the fuel cell, and the fuel pump supplies the fuel in the fuel tank to the reformer. The reformer reforms the fuel to generate hydrogen gas, and supplies the hydrogen gas to the stack.

일반적인 연료 전지 시스템에 있어 상기 개질기는 열 에너지에 의한 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부와, 상기 수소 가스와 산화제의 산화 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 일산화탄소 저감부로 구성된다. 상기 일산화탄소 저감부의 반응은 일산화탄소 산화 촉매에 의한 반응이므로, 일산화탄소 산화 촉매의 활성 및 선택성을 증가시키기 위한 연구가 진행되고 있다.In a typical fuel cell system, the reformer includes a reforming reaction unit generating hydrogen gas from the fuel through a reforming catalytic reaction by thermal energy, and a concentration of carbon monoxide contained in the hydrogen gas through an oxidation reaction between the hydrogen gas and the oxidant. It consists of a carbon monoxide reduction unit to reduce the. Since the reaction of the carbon monoxide reduction unit is a reaction using a carbon monoxide oxidation catalyst, studies for increasing the activity and selectivity of the carbon monoxide oxidation catalyst have been conducted.

본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지면서도 일산화탄소 산화 활성과 선택성이 우수한 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a carbon monoxide reduction device for a fuel cell reformer having a simple structure and excellent in carbon monoxide oxidation activity and selectivity.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 일산화탄소 저감 장치를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fuel cell system including the carbon monoxide reduction device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제1 반응기; 및 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제2 반응기를 포함하며, 상기 일산화탄소는 제1 반응기에 공급되어 제1 일산화탄소 산화 촉매와 반응한 후, 제2 반응기에 공급되어 제2 일산화탄소 산화 촉매와 반응하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises a first reactor having a first carbon monoxide oxidation catalyst for the oxidation catalytic reaction with carbon monoxide; And a second reactor having a second carbon monoxide oxidation catalyst for performing an oxidation catalytic reaction with carbon monoxide, wherein the carbon monoxide is supplied to the first reactor to react with the first carbon monoxide oxidation catalyst, and then supplied to the second reactor. An apparatus for reducing carbon monoxide in a fuel cell reformer that reacts with a carbon monoxide oxidation catalyst.

본 발명은 또한 상기 제1 반응기 내부의 온도는 개질 연료의 흐름 방향에 따라 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도까지 감소하고, 제2 반응기 내부의 온도는 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도로 유지되는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치를 제공한다. The present invention also the temperature inside the first reactor is reduced to the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature according to the flow direction of the reforming fuel, the temperature inside the second reactor is maintained at the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature An apparatus for reducing carbon monoxide in a phosphorus fuel cell reformer is provided.

본 발명은 또한 열 에너지에 의한 개질 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부, 상기 일산화탄소 저감 장치를 포함하는 개질기; 수소 가스와 산화제의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부; 상기 연료를 상기 개질 반응부로 공급하는 연료 공급부; 및 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공한다.The present invention also includes a reforming reaction unit for generating hydrogen gas from fuel through a reforming catalytic reaction by thermal energy, and a reformer including the carbon monoxide reduction device; At least one electricity generating unit generating electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen gas and an oxidant; A fuel supply unit supplying the fuel to the reforming reaction unit; And an oxidant supply unit supplying an oxidant to the electricity generation unit.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치는 개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제1 반응기; 및 개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제2 반응기를 포함하며, 상기 일산화탄소는 제1 반응기에 공급되어 제1 일산화탄소 산화 촉매와 반응한 후, 제2 반응기에 공급되어 제2 일산화탄소 산화 촉매와 반응하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치를 제공한다. An apparatus for reducing carbon monoxide in a reformer for a fuel cell of the present invention includes a first reactor having a first carbon monoxide oxidation catalyst for oxidative catalytic reaction with carbon monoxide in a reformed fuel; And a second reactor having a second carbon monoxide oxidation catalyst for oxidative catalytic reaction with carbon monoxide in the reformed fuel, wherein the carbon monoxide is supplied to the first reactor to react with the first carbon monoxide oxidation catalyst and then to the second reactor. To react with a second carbon monoxide oxidation catalyst to provide a carbon monoxide reduction device for a fuel cell reformer.

상기 일산화탄소 저감 장치에서는 일산화탄소의 선택적 산화(preferential oxidation: PROX) 공정이 일어난다. 상기 선택적 산화 공정이란 최종 산물에 불순물로 포함되는 일산화탄소의 함량을 ppm 단위로 저감시키기 위한 공정으로서, 일산화탄소는 연료 전지의 촉매를 피독시켜 전극 성능을 급격히 저하시키는 요인이 되므로 일산화탄소의 함량은 반드시 감소시켜야 한다. In the carbon monoxide reduction device, a selective oxidation (PROX) process of carbon monoxide occurs. The selective oxidation process is a process for reducing the content of carbon monoxide contained in impurities in the final product in ppm units. Since carbon monoxide poisons the catalyst of the fuel cell, it is a factor that drastically degrades the electrode performance, so the content of carbon monoxide must be reduced. do.

이러한 선택적 산화 공정에서 종래에는 알루미나에 담지된 백금계 촉매(Pt, Rh, Ru 등) 등이 사용되었으나, 상기 백금계 촉매는 고온에서의 선택도가 낮으며, 상기 백금계 촉매와 일산화탄소의 최적 반응 온도인 110 내지 130℃를 유지하기 위하여 열교환기가 필요하다는 문제가 있었다. In this selective oxidation process, platinum-based catalysts (Pt, Rh, Ru, etc.) supported on alumina have been conventionally used, but the platinum-based catalysts have low selectivity at high temperature, and optimal reaction of the platinum-based catalysts with carbon monoxide There is a problem that a heat exchanger is required to maintain the temperature 110 to 130 ℃.

이에 본 발명에서는 일산화탄소 저감 장치를 제1 반응기와 제2 반응기를 포함하도록 하고, 상기 제1 반응기에는 일산화탄소 산화 반응의 선택성이 좋고, 넓은 온도 범위에서도 촉매 활성을 갖는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비하도록 하고, 제2 반응기에는 일산화탄소 산화 반응의 활성이 좋은 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비하도록 한다. Accordingly, in the present invention, the carbon monoxide abatement apparatus includes a first reactor and a second reactor, and the first reactor includes a first carbon monoxide oxidation catalyst having good selectivity for carbon monoxide oxidation and having catalytic activity even at a wide temperature range. In the second reactor, the second carbon monoxide oxidation catalyst having good activity of the carbon monoxide oxidation reaction is provided.

또한, 상기 제1 반응기 내부의 온도는 개질 연료의 흐름 방향에 따라 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도까지 서서히 감소하고, 제2 반응기 내부의 온도는 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도로 유지된다. In addition, the temperature inside the first reactor is gradually reduced to the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature in accordance with the flow direction of the reforming fuel, the temperature inside the second reactor is maintained at the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature.

상기 제1 반응기 내부의 온도는 개질 연료의 흐름 방향에 따라 열교환기를 통하여 감소시킬 수도 있고, 열교환기 없이도 제1 반응기와 제1 반응기 주변과의 자연스러운 열교환을 통하여 감소시킬 수도 있다. 따라서, 별도의 열교환기 또는 제1 반응기 내부를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열기 또는 냉각기가 필요 없어, 본 발명의 일산화탄소 저감 장치는 간단한 구조를 갖는다. 열교환기 없이 제1 반응기 내부의 온도를 감소시키는 경우, 다양한 방법을 이용할 수 있다. 개질 연료의 공급 유량, 및 제1 일산화탄소 산화 촉매의 양을 고정하고, 제1 반응기의 재료로 열 전도율이 우수한 재료를 사용하여 제1 반응기 배출구에서의 온도를 낮출 수 있다. 그러나, 열 교환기 없이 제1 반응기 내부의 온도를 감소시키는 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. The temperature inside the first reactor may be reduced through a heat exchanger according to the flow direction of the reformed fuel, or may be reduced through natural heat exchange between the first reactor and the vicinity of the first reactor without a heat exchanger. Therefore, there is no need for a separate heat exchanger or a heater or cooler for maintaining the inside of the first reactor at a constant temperature, and the carbon monoxide reduction device of the present invention has a simple structure. When reducing the temperature inside the first reactor without a heat exchanger, various methods can be used. The feed flow rate of the reformed fuel and the amount of the first carbon monoxide oxidation catalyst are fixed, and the material at the first reactor outlet can be lowered by using a material having excellent thermal conductivity as the material of the first reactor. However, the method of reducing the temperature inside the first reactor without the heat exchanger is not limited thereto.

또한, 제1 반응기 배출구에서의 온도가 제2 일산화탄소 산화 촉매의 반응 온도가 되기 때문에 제2 반응기 주입구에서 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도에 도달시키기 위한 많은 가열 또는 냉각이 필요 없으므로 본 발명의 일산화탄소 저감 장치는 열 효율이 향상된다. In addition, since the temperature at the first reactor outlet becomes the reaction temperature of the second carbon monoxide oxidation catalyst, much heating or cooling is not required to reach the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature at the second reactor inlet, thereby reducing the carbon monoxide reduction apparatus of the present invention. The thermal efficiency is improved.

상기 제1 반응기는 일측 단부에 일산화탄소를 공급하기 위한 제1 주입구, 및 다른 일측 단부에 일산화탄소를 배출하기 위한 제1 배출구를 구비하고, 상기 제2 반응기는 일측 단부에 일산화탄소를 공급하기 위한 제2 주입구, 및 다른 일측 단부에 일산화탄소를 배출하기 위한 제2 배출구를 구비하고, 상기 제1 반응기의 제1 배출구와 상기 제2 반응기의 제2 주입구가 서로 연결된 것이 바람직하다. The first reactor has a first inlet for supplying carbon monoxide at one end, and a first outlet for discharging carbon monoxide at the other end, and the second reactor has a second inlet for supplying carbon monoxide at one end. And a second outlet for discharging carbon monoxide at the other end, and the first outlet of the first reactor and the second inlet of the second reactor are preferably connected to each other.

본 발명의 일산화탄소 저감 장치는 U자 형상을 가질 수 있으며, 상기 U자 형상의 일측 기둥은 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비하고, 상기 U자 형상의 다른 일측 기둥은 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비하는 것이 바람직하다. The carbon monoxide reduction device of the present invention may have a U-shape, wherein the one U-shaped pillar has a first carbon monoxide oxidation catalyst, and the other U-shaped pillar has a second carbon monoxide oxidation catalyst. desirable.

또한, 상기 제1 반응기 및 제2 반응기는 하나의 하우징 내에 설치될 수 있다. In addition, the first reactor and the second reactor may be installed in one housing.

상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 일산화탄소 산화 반응의 선택성이 좋은 촉매이면, 어느 것이나 사용 가능하나, CeO2, 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 것이 바람직하고, CeO2, MO(여기에서 M은 전이 금속), 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 일산화탄소 산화 반응의 선택성이 좋고, 넓은 온도 범위에서 일산화탄소 산화 반응의 활성을 갖기 때문이다. As long as the first carbon monoxide oxidation catalyst is a catalyst having good selectivity of the carbon monoxide oxidation reaction, any one can be used, but CeO 2 , and CuO preferably include an active material including CuO, where CeO 2 , MO (where M is a transition Metal), and an active material comprising CuO. This is because the first carbon monoxide oxidation catalyst has good selectivity of the carbon monoxide oxidation reaction and has activity of the carbon monoxide oxidation reaction in a wide temperature range.

상기 M은 Ni, Co, Fe, Sn, Pb, Se, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소인 것이 바람직하고, 상기 M은 Ni인 것이 더욱 바람직하다.The M is preferably an element selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Sn, Pb, Se, and combinations thereof, and more preferably M is Ni.

상기 CeO2, 및 CuO를 포함하는 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, 및 CuO를 중량비로 15 내지 25 : 1 내지 10 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 CeO2, 및 CuO의 중량비가 상기 중량비의 하한 미만인 경우, 원하는 촉매 활성을 얻을 수 없고, 상기 중량비의 상한을 초과하는 경우, 오히려 촉매의 활성이 떨어지게 되어 바람직하지 않다.The CeO 2, and the first carbon monoxide oxidizing catalyst containing CuO is a CeO 2, and CuO in the weight ratio 15 to 25: it is preferred to include from 1 to 10 weight ratio. When the weight ratio of CeO 2 and CuO is less than the lower limit of the weight ratio, desired catalytic activity cannot be obtained, and when the weight ratio exceeds the upper limit of the weight ratio, the activity of the catalyst is rather deteriorated, which is not preferable.

상기 CeO2, MO(여기에서 M은 전이 금속) 및 CuO를 포함하는 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, MO 및 CuO를 중량비로 15 내지 25 : 0.1 내지 0.4 : 1 내지 10 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 CeO2, MO 및 CuO의 중량비가 상기 중량비의 하한 미만인 경우, 원하는 촉매 활성을 얻을 수 없고, 상기 중량비의 상한을 초과하는 경우, 오히려 촉매의 활성이 떨어지게 되어 바람직하지 않다. The first carbon monoxide oxidation catalyst including CeO 2 , MO (where M is a transition metal) and CuO, preferably contains CeO 2 , MO and CuO in a weight ratio of 15 to 25: 0.1 to 0.4: 1 to 10 by weight. Do. When the weight ratio of CeO 2 , MO and CuO is less than the lower limit of the weight ratio, desired catalytic activity cannot be obtained, and when the weight ratio exceeds the upper limit of the weight ratio, the activity of the catalyst is rather deteriorated, which is not preferable.

상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 Al2O3, TiO2, SiO2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 담체에 담지된 것이 바람직하고, Al2O3에 담지된 것이 더욱 바람직하다. In the first carbon monoxide oxidation catalyst, the active material is preferably supported on a carrier selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , and a combination thereof, and more preferably supported on Al 2 O 3 . Do.

상기 CeO2, 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 제1 일산화탄소 산화 촉매, 및 CeO2, MO(여기에서 M은 전이 금속) 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 제1 일산화탄소 산화 촉매는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The first carbon monoxide oxidation catalyst comprising CeO 2 , and an active material comprising CuO, and the first carbon monoxide oxidation catalyst comprising an active material comprising CeO 2 , MO (where M is a transition metal) and CuO It may be prepared in the same manner.

상기 CeO2, 및 CuO를 포함하는 활성물질을 포함하는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 제조하는 경우, Ce전구체를 Cu가 포함된 수용액에 녹여 혼합 용액을 제조한 다. 상기 CeO2, MO, 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 제조하는 경우, Ce전구체와 M전구체를 Cu가 포함된 수용액에 녹여 혼합 용액을 제조한다. 이 때, 본 발명에 의한 일산화탄소 산화 촉매를 담체에 담지시키고자 하는 경우, 상기 혼합 용액에 담체를 첨가한다. 상기 혼합 용액을 휘저어주면서 온도 변화를 주면서 가열시킨 후, 건조시켜 화합물을 얻는다. 상기 화합물을 하소(calcinate)시키면 본 발명의 일산화탄소 산화 촉매를 제조할 수 있다. When the first carbon monoxide oxidation catalyst including the active material including CeO 2 and CuO is prepared, the precursor is dissolved in an aqueous solution containing Cu to prepare a mixed solution. When preparing a first carbon monoxide oxidation catalyst including an active material including CeO 2 , MO, and CuO, Ce precursors and M precursors are dissolved in an aqueous solution containing Cu to prepare a mixed solution. At this time, when the carbon monoxide oxidation catalyst according to the present invention is to be supported on a carrier, a carrier is added to the mixed solution. The mixed solution is heated with agitation while giving a temperature change, followed by drying to obtain a compound. When the compound is calcined, the carbon monoxide oxidation catalyst of the present invention can be prepared.

상기 가열 과정의 온도 변화는 200 내지 500℃에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 온도 변화의 일 실시예를 도 4에 나타내었다. 도 4를 참조하면, 상기 가열은 3단계로 진행되며, 첫 번째 단계는 200℃로 가열하고, 두 번째 단계는 300℃로 가열하며, 세 번째 단계는 550℃로 2시간 동안 가열한다. The temperature change of the heating process is preferably made at 200 to 500 ℃. One embodiment of the temperature change is shown in FIG. 4. Referring to Figure 4, the heating is carried out in three stages, the first stage is heated to 200 ℃, the second stage is heated to 300 ℃, the third stage is heated to 550 ℃ for 2 hours.

상기 Ce전구체로는 Ce나이트레이트, 암모니움 Ce나이트레이트, Ce아세테이트, Ce클로라이드, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하고, Ce(NO3)3·6H2O, (NH4)2Ce(NO3)6 를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 세륨 화합물은 수화물 형태로도 사용될 수 있음은 물론이다. As the Ce precursor, Ce nitrate, ammonium Ce nitrate, Ce acetate, Ce chloride, or a mixture thereof is preferably used, and Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O, (NH 4 ) 2 Ce ( More preferably, NO 3 ) 6 is used. In addition, the cerium compound may also be used in the form of a hydrate.

상기 M전구체로는 M나이트레이트, M아세테이트, 또는 M클로라이드를 사용할수 있고, 그 대표적인 예로는 Ni나이트레이트, Co나이트레이트, Fe나이트레이트, Ni(NO3)2, Ni(OCOCH3)2, NiCl2, Co(NO3)2, Fe(NO3)3를 들 수 있다. 또한, 상기 M전구체는 수화물 형태로도 사용될 수 있음은 물론이다. As the M precursor, M nitrate, M acetate, or M chloride may be used, and representative examples thereof include Ni nitrate, Co nitrate, Fe nitrate, Ni (NO 3 ) 2 , and Ni (OCOCH 3 ) 2 , NiCl 2, Co (NO 3) may be mentioned 2, Fe (NO 3) 3 . In addition, the M precursor may be used in the form of a hydrate, of course.

상기 Cu가 포함된 수용액은 Cu전구체를 물에 녹여 제조할 수 있다. 상기 Cu 전구체로는 Cu나이트레이트, Cu아세테이트를 사용할 수 있고, 그 대표적인 예로는 Cu(NO3)2, Cu(NO3)2, Cu(NO3)2, 또는 Cu(OCOCH3)를 들 수 있다. 상기 Cu전구체는 수화물 형태로도 사용될 수 있음을 물론이다. The aqueous solution containing Cu may be prepared by dissolving the Cu precursor in water. Cu nitrate and Cu acetate may be used as the Cu precursor, and representative examples thereof include Cu (NO 3 ) 2 , Cu (NO 3 ) 2 , Cu (NO 3 ) 2 , or Cu (OCOCH 3 ). have. Of course, the Cu precursor may be used in the form of a hydrate.

상기 담체는 Al2O3, TiO2, SiO2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하며, Al2O3인 것이 더욱 바람직하다. The carrier is preferably at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , and combinations thereof, and more preferably Al 2 O 3 .

상기 하소 공정은 450 내지 550℃ 의 온도 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 온도가 450℃ 미만인 경우, 하소가 완전히 이루어지지 않으며, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매의 다공성 구조가 손상될 수 있다. 상기 하소 공정은 1 내지 2 시간 동안 행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the said calcination process in the temperature range of 450-550 degreeC. If the temperature is less than 450 ℃, calcination is not completely done, the porous structure of the first carbon monoxide oxidation catalyst may be damaged. The calcination step is preferably carried out for 1 to 2 hours.

상기 제2 일산화탄소 산화 촉매는 일산화탄소 산화 반응에 대한 활성이 우수한 촉매이면 어느 것이나 사용 가능하나, Pt계 금속을 포함하는 활성 물질을 포함하는 것이 바람직하다. The second carbon monoxide oxidation catalyst can be used as long as the catalyst having excellent activity for the carbon monoxide oxidation reaction, but preferably includes an active material containing a Pt-based metal.

상기 Pt계 금속은 Pt, Rh, Ru, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하고, Pt인 것이 더욱 바람직하다. The Pt-based metal is preferably at least one selected from the group consisting of Pt, Rh, Ru, and a combination thereof, and more preferably Pt.

또한, 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 흑연, 덴카 블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 카본 나노 와이어, 카본 나노 볼, 활성 탄소, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 담체에 담지된 것이 바람직하다. In addition, the second carbon monoxide oxidation catalyst, the active material is graphite, denka black, Ketjen black, acetylene black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanowires, carbon nanoballs, activated carbon, alumina, silica, zirconia, titania It is preferred that it is supported on at least one carrier selected from the group consisting of, and combinations thereof.

상기 제2 일산화탄소 산화 촉매가 백금계 촉매인 경우, 상기 제1 반응기로부 터 배출되는 개질 연료의 온도 또는 제2 반응기 주입구에서의 상기 개질 연료의 온도는 110 내지 130℃인 것이 바람직하다. 백금계 촉매가 일산화탄소 산화 촉매로 사용되는 경우, 110 내지 130℃에서 일산화탄소 전환율이 가장 큰 것으로 알려져 있다. 따라서, 상기 제1 반응기로부터 배출되는 개질 연료의 온도 또는 제2 반응기 주입구에서의 상기 개질 연료의 온도는 110 내지 130℃가 되도록 하는 것이 바람직하다. When the second carbon monoxide oxidation catalyst is a platinum-based catalyst, the temperature of the reformed fuel discharged from the first reactor or the reformed fuel at the second reactor inlet is preferably 110 to 130 ° C. When platinum-based catalysts are used as carbon monoxide oxidation catalysts, carbon monoxide conversion is known to be the largest at 110 to 130 ° C. Therefore, it is preferable that the temperature of the reformed fuel discharged from the first reactor or the reformed fuel at the second reactor inlet is 110 to 130 ° C.

또한, 본 발명은 열 에너지에 의한 개질 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부, 상기 일산화탄소 저감 장치를 포함하는 개질기; 상기 수소 가스와 산화제의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부; 상기 연료를 상기 개질 반응부로 공급하는 연료 공급부; 및 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공한다. In addition, the present invention is a reforming reaction unit for generating hydrogen gas from the fuel through the reforming catalytic reaction by the thermal energy, a reformer including the carbon monoxide reduction device; At least one electricity generating unit generating electrical energy through an electrochemical reaction between the hydrogen gas and an oxidant; A fuel supply unit supplying the fuel to the reforming reaction unit; And an oxidant supply unit supplying an oxidant to the electricity generation unit.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구현예에 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 구현예에 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.

이하 연료 전지 시스템을 첨부된 도 1을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the fuel cell system will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1에 나타낸 바와 같이, 연료 전지 시스템(100)은, 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 전기 발생부(11)를 구비한 스택(10)과, 액상의 연 료로부터 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스를 상기 전기 발생부(11)로 공급하는 개질기(30)와, 상기 연료를 개질기(30)로 공급하는 연료 공급부(50)와, 산화제를 상기 개질기(30)와 상기 전기 발생부(11)로 각각 공급하는 산화제 공급부(70)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 generates hydrogen gas from a stack 10 having an electricity generating unit 11 for generating electrical energy through an electrochemical reaction, and liquid fuel. A reformer 30 for supplying the hydrogen gas to the electricity generator 11, a fuel supply unit 50 for supplying the fuel to the reformer 30, and an oxidant for the reformer 30 and the electricity generation. It is comprised including the oxidant supply part 70 which supplies each to the part 11 ,.

상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리(12)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(16)를 배치하여 전기를 발생시키는 최소 단위의 스택을 형성하고, 이 전기 발생부(11)가 복수로 구비되어 본 실시예서와 같은 적층 구조의 스택(10)을 형성한다. 여기서 막-전극 어셈블리(12)는 양측에 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하며, 수소와 산화제를 산화 및 환원 반응시키는 기능을 하게 된다. 또한 세퍼레이터(16)는 막-전극 어셈블리(12)의 양측에 수소 가스와 산화제를 공급하는 기체 통로를 형성하고, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜주는 전도체의 기능을 하게 된다.The electricity generating unit forms the stack of the smallest unit for generating electricity by arranging the separators 16 on both sides thereof with the membrane-electrode assembly 12 at the center thereof, and the plurality of electricity generating units 11 are provided. The stack 10 of the laminated structure as in the embodiment is formed. The membrane-electrode assembly 12 includes an anode electrode and a cathode electrode at both sides, and functions to oxidize and reduce hydrogen and an oxidant. In addition, the separator 16 functions as a conductor that forms a gas passage for supplying hydrogen gas and an oxidant to both sides of the membrane-electrode assembly 12 and connects the anode electrode and the cathode electrode in series.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 스택(10)의 최 외곽에는 상기한 복수의 전기 발생부(11)를 밀착시키는 가압 플레이트(13)가 위치할 수도 있다. 또는 복수의 전기 발생부(11)의 최 외곽에 위치하는 세퍼레이터(16)가 상기 가압 플레이트의 역할을 대신하도록 구성할 수도 있다. 또한 가압 플레이트(13)가 복수의 전기 발생부(11)를 밀착시키는 기능 외에, 세퍼레이터(16)의 고유한 기능을 갖도록 구성할 수도 있다.In addition, as illustrated in FIG. 1, a pressure plate 13 may be disposed at the outermost portion of the stack 10 to closely contact the plurality of electricity generating units 11. Alternatively, the separator 16 positioned at the outermost portion of the plurality of electricity generating units 11 may be configured to take the role of the pressing plate. Moreover, the press plate 13 can be comprised so that it may have a function unique to the separator 16 in addition to the function which keeps the some electricity generation part 11 in close contact.

상기 가압 플레이트(13)에는 개질기(30)로부터 발생되는 수소 가스를 전기 발생부(11)로 공급하기 위한 제1 주입부(13a)와, 산화제 공급부(70)로부터 공급되 는 산화제를 전기 발생부(11)로 공급하기 위한 제2 주입부(13b)와, 막-전극 어셈블리(12)의 애노드 전극에서 반응하고 남은 수소 가스를 배출시키기 위한 제1 배출부(13c)와, 막-전극 어셈블리(12)의 캐소드 전극에서 수소와 산화제의 결합 반응에 의해 생성된 수분을 함유한 미반응 산화제를 배출시키기 위한 제2 배출부(13d)가 형성되어 있다. 상기 산화제는 산소인 것이 바람직하고, 상기 산화제가 산소인 경우, 상기 산화제 공급부(70)는 공기를 공급하는 것도 가능하다. The pressurizing plate 13 includes a first injection unit 13a for supplying hydrogen gas generated from the reformer 30 to the electricity generation unit 11, and an oxidant supplied from the oxidant supply unit 70. A second injection portion 13b for supplying to (11), a first discharge portion 13c for discharging hydrogen gas remaining after reacting at the anode electrode of the membrane-electrode assembly 12, and a membrane-electrode assembly ( A second discharge portion 13d for discharging the unreacted oxidant containing water generated by the combined reaction of hydrogen and oxidant at the cathode electrode of 12) is formed. Preferably, the oxidant is oxygen, and when the oxidant is oxygen, the oxidant supply unit 70 may supply air.

상기 개질기(30)는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시킬 수 있는 구조로 이루어진다.The reformer 30 is configured to generate hydrogen gas from fuel through a chemical catalytic reaction by thermal energy, and to reduce the concentration of carbon monoxide contained in the hydrogen gas.

상기 개질기(30)는 액상의 연료와 산화제의 산화 촉매 반응을 통해 소정의 온도의 열 에너지를 발생시키는 열원부(31)와, 상기 열 에너지에 의한 수증기 개질(Steam Reforming: SR) 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부(32)와, 상기 수소 가스의 산화 반응을 통해 이 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 본 발명에 따른 일산화탄소 저감 장치(33)를 포함한다.The reformer 30 includes a heat source unit 31 for generating heat energy at a predetermined temperature through an oxidation catalyst reaction between a liquid fuel and an oxidant, and a steam reforming (SR) catalyst reaction by the heat energy. A reforming reaction unit 32 for generating hydrogen gas from fuel, and at least one carbon monoxide reduction device 33 according to the present invention for reducing the concentration of carbon monoxide contained in the hydrogen gas through an oxidation reaction of the hydrogen gas. do.

열원부(31)는 관로 형태의 제1 공급라인(91)에 의해 연료 탱크(51)와 연결 설치되고, 관로 형태의 제2 공급라인(92)에 의해 산화제 펌프(71)와 연결 설치되어 액상의 연료와 산화제를 통과시킨다. 이 열원부(31)는 상기 연료와 산화제의 산화 반응을 촉진시켜 상기 열 에너지를 발생시키는 촉매층(도시하지 않음)을 포함한다. 이때, 상기 열원부(31)는 액상의 연료와 산화제의 흐름을 가능하게 하는 채널(도시 하지 않음)을 형성하고 있는 플레이트 형태로 구비되어 이 채널의 표면에 상기 촉매층이 코팅 형성되어 있는 구조를 갖는다. 또는 상기 열원부(31)는 소정의 내부 공간을 갖는 원통 형태로 구비되어 상기 내부 공간에 촉매층 예컨대, 펠릿 형태로 충전되는 촉매 모듈 또는 허니콤(honey comb) 타입으로 이루어지는 촉매 모듈을 형성할 수도 있다.The heat source part 31 is connected to the fuel tank 51 by the first supply line 91 in the form of a pipe, and is connected to the oxidant pump 71 by the second supply line 92 in the form of a pipe to form a liquid phase. Pass the fuel and oxidant. The heat source portion 31 includes a catalyst layer (not shown) which promotes an oxidation reaction between the fuel and the oxidant to generate the heat energy. At this time, the heat source portion 31 is provided in the form of a plate that forms a channel (not shown) to enable the flow of liquid fuel and oxidant has a structure in which the catalyst layer is coated on the surface of the channel. . Alternatively, the heat source part 31 may be provided in a cylindrical shape having a predetermined internal space to form a catalyst module or a honeycomb type catalyst module filled in the internal space with a catalyst layer, for example, a pellet. .

개질 반응부(32)는 상기 열원부(31)로부터 발생되는 열 에너지를 흡열하여, 연료 탱크(51)로부터 공급되는 연료의 수증기 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시킨다. 이러한 개질 반응부(32)는 관로 형태의 제3 공급라인(93)에 의해 열원부(31)와 연결 설치된다. 그리고 이 개질 반응부(32)에는 상기 연료의 수증기 개질 반응을 촉진하여 상기 수소 가스를 발생시키는 촉매층(도시하지 않음)을 구비하고 있다. The reforming reaction unit 32 absorbs heat energy generated from the heat source unit 31 to generate hydrogen gas from the fuel through a steam reforming catalytic reaction of the fuel supplied from the fuel tank 51. The reforming reaction part 32 is connected to the heat source part 31 by a third supply line 93 in the form of a pipe. The reforming reaction section 32 is provided with a catalyst layer (not shown) for promoting the steam reforming reaction of the fuel to generate the hydrogen gas.

일산화탄소 저감 장치(33)는 상기 개질 반응부(32)로부터 발생되는 수소 가스와 산화제 펌프(71)로부터 공급되는 산화제의 선택적 산화(Preferential CO Oxidation: PROX) 촉매 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시킨다. 이러한 일산화탄소 저감 장치(33)는 관로 형태의 제4 공급라인(94)에 의해 개질 반응부(32)와 연결 설치되고, 관로 형태의 제5 공급라인(95)에 의해 산화제 펌프(71)와 연결 설치되어 상기 수소 가스와 산화제를 통과시킨다. Carbon monoxide reduction device 33 is a carbon monoxide contained in the hydrogen gas through a selective reaction (Preferential CO Oxidation (PROX) PROX) catalytic reaction of the hydrogen gas generated from the reforming reaction unit 32 and the oxidant supplied from the oxidant pump 71 Reduce the concentration of The carbon monoxide reduction device 33 is connected to the reforming reaction part 32 by a fourth supply line 94 in the form of a pipe, and is connected to the oxidant pump 71 by the fifth supply line 95 in the form of a pipe. It is installed to pass the hydrogen gas and the oxidant.

그리고 상기 일산화탄소 저감 장치(33)는 개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제1 반응기; 및 개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제2 반응기를 포함하며, 상기 일산화탄소는 상기 제1 반응기에 공급되어 제1 일산화탄소 산화 촉매와 반응한 후, 제2 반응기에 공급되어 제2 일산화탄소 산화 촉매와 반응하는 것인 본 발명의 일산화탄소 저감 장치(33)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 반응기 내부의 온도는 개질 연료의 흐름 방향에 따라 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도까지 감소하고, 제2 반응기 내부의 온도는 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도로 유지되는 것이 바람직하다. In addition, the carbon monoxide reduction device 33 includes a first reactor having a first carbon monoxide oxidation catalyst for performing an oxidation catalytic reaction with carbon monoxide in a reformed fuel; And a second reactor having a second carbon monoxide oxidation catalyst for oxidative catalytic reaction with carbon monoxide in a reformed fuel, wherein the carbon monoxide is supplied to the first reactor to react with the first carbon monoxide oxidation catalyst, and then to the second reactor. It is preferable that the carbon monoxide reduction device 33 of the present invention be supplied and react with the second carbon monoxide oxidation catalyst. In addition, the temperature inside the first reactor is reduced to the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature according to the flow direction of the reforming fuel, and the temperature inside the second reactor is maintained at the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature. .

이 때 상기 일산화탄소 저감 장치(33)와 스택(10)의 제1 주입부(13a)는 관로 형태의 제6 공급라인(96)에 의해 연결 설치되는 바, 일산화탄소 저감 장치(33)에 의해 일산화탄소의 농도가 저감된 수소 가스를 상기 스택(10)의 전기 발생부(11)로 공급할 수 있는 구조로 이루어진다. 그리고 상기한 일산화탄소 저감 장치(33)는 열전도성을 갖는 스테인레스스틸, 알루미늄, 구리, 철 등으로 형성될 수 있다.At this time, the carbon monoxide reduction device 33 and the first injection portion 13a of the stack 10 are connected to each other by a sixth supply line 96 in the form of a pipe, and thus the carbon monoxide reduction device 33 It is made of a structure capable of supplying the hydrogen gas of reduced concentration to the electricity generating unit 11 of the stack (10). In addition, the carbon monoxide reduction apparatus 33 may be formed of stainless steel, aluminum, copper, iron, or the like having thermal conductivity.

이하에서는, 상기 개질기(30) 중 일산화탄소 저감 장치(33)의 구현예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the carbon monoxide reduction device 33 of the reformer 30 will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 일산화탄소 저감 장치(33)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 일산화탄소 저감 장치(33)를 개략적으로 도시한 블록도이다. 2 is a perspective view of the carbon monoxide reduction device 33 according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a block diagram schematically showing the carbon monoxide reduction device 33 of FIG.

도 2, 및 도 3을 참조하면, 상기 일산화탄소 저감 장치는 제1 반응기(110)와 제2 반응기(120)를 포함한다. 상기 제1 반응기(110) 및 제2 반응기(120)는 여러 가지 형태로 제작될 수 있으며, 바람직하게는 소정의 내부 공간을 갖는 관 형태로 형성한다. 상기 제1 반응기(110) 및 제2 반응기(120)는 각각 반응물을 주입시키기 위한 주입구(111, 121)와, 생성물을 배출시키기 위한 배출구(112, 122)를 구비한 다. 상기 제1 반응기 및 제2 반응기는 내부에 각각 제1 일산화탄소 산화 촉매(113) 및 제2 일산화탄소 산화 촉매(123)을 구비하고 있다. 2 and 3, the carbon monoxide reduction apparatus includes a first reactor 110 and a second reactor 120. The first reactor 110 and the second reactor 120 may be manufactured in various forms, preferably in the form of a tube having a predetermined internal space. The first reactor 110 and the second reactor 120 are provided with inlets 111 and 121 for injecting the reactants and outlets 112 and 122 for discharging the product, respectively. The first reactor and the second reactor are each provided with a first carbon monoxide oxidation catalyst 113 and a second carbon monoxide oxidation catalyst 123.

도 3에서는 도시하지 않았으나, 제1 반응기(110) 내부의 온도를 감소시키기 위한 열교환기, 냉각기, 또는 가열기, 및 제2 반응기(120) 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한, 열교환기, 냉각기, 또는 가열기를 더 포함할 수도 있다. Although not shown in FIG. 3, a heat exchanger, a cooler, or a heater for reducing the temperature inside the first reactor 110, and a heat exchanger, a cooler, for maintaining a constant temperature inside the second reactor 120, Or it may further comprise a heater.

상기 제1 일산화탄소 산화 촉매(113) 및 제2 일산화탄소 산화 촉매(123)는 제1 반응기 및 제2 반응기 본체가 반응 기판으로 구성되는 경우 상기 기판에 형성된 체널의 내표면에 형성될 수 있으며, 상기 반응기 본체가 관 형태로 이루어지는 경우 펠릿(pellet) 또는 허니콤(honey comb) 타입으로 형성되어 반응기의 내부 공간에 충전되는 것이 바람직하다.The first carbon monoxide oxidation catalyst 113 and the second carbon monoxide oxidation catalyst 123 may be formed on an inner surface of a channel formed on the substrate when the first reactor and the second reactor body are composed of a reaction substrate, and the reactor When the main body is formed in a tubular form, it is preferable that the main body is formed in a pellet or honey comb type and filled in the inner space of the reactor.

상기 일산화탄소 저감 장치는 상기 제1 반응기의 배출구(112)와 제2 반응기의 주입구(121)을 연결하는 파이프 라인(130)을 구비한다. 또한, 제1 반응기와 제2 반응기를 외부와 격리시키는 하우징(140), 및 파이프 라인을 외부와 격리시키는 격리부(150)를 선택적으로 포함할 수 있다. The carbon monoxide reduction apparatus includes a pipeline 130 connecting the outlet 112 of the first reactor and the inlet 121 of the second reactor. In addition, it may optionally include a housing 140 to isolate the first reactor and the second reactor from the outside, and an isolation unit 150 to isolate the pipeline from the outside.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

5.2981g의 Ce(NO3)2·6H2O와 0.0386g의 Ni(NO3)2·6H2O를 10ml의 Cu(NO3)2· 3H2O 수용액에 녹여 용액을 제조하였다. 상기 용액에 20ml의 Al2O3(14.84g)를 첨가하였다. 상기 용액을 휘저어주면서 도 4와 같이 온도 변화를 주면서 가열시킨 후, 건조시켜 제1 일산화탄소 산화 촉매를 제조하였다. 상기 제조된 제1 일산화탄소 산화 촉매는 NiO가 0.1중량%, CuO가 4중량%, CeO2가 21중량%, Al2O3가 74.9중량%였다. 5.2981 g of Ce (NO 3 ) 2 .6H 2 O and 0.0386 g of Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O were dissolved in 10 ml of an aqueous solution of Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O to prepare a solution. To the solution was added 20 ml of Al 2 O 3 (14.84 g). The solution was stirred while heating while giving a temperature change as shown in FIG. 4, followed by drying to prepare a first carbon monoxide oxidation catalyst. The prepared first carbon monoxide oxidation catalyst was 0.1 wt% NiO, 4 wt% CuO, 21 wt% CeO 2 , and 74.9 wt% Al 2 O 3 .

제2 일산화탄소 산화 촉매로는 Pt가 Al2O3에 0.12중량%로 담지된 Pt/Al2O3(상품명 NEP-TM752)를 사용하였다. The carbon monoxide oxidation catalyst 2 was used as a Pt / Al 2 O 3 (trade name: NEP-TM752) supported with 0.12% by weight of Pt on an Al 2 O 3.

도 2에 나타낸 것과 같이, 제1 반응기 및 제2 반응기를 관 형태로 제작하고, 제조된 제1 일산화탄소 산화 촉매를 제1 반응기에 10ml, 제2 일산화탄소 산화 촉매를 제2 반응기에 10ml로 충전하여 일산화탄소 저감 장치를 제조하였다. As shown in FIG. 2, the first reactor and the second reactor were manufactured in a tubular form, and the prepared first carbon monoxide oxidation catalyst was charged to 10 ml in the first reactor, and the second carbon monoxide oxidation catalyst was charged in 10 ml to the second reactor. An abatement device was manufactured.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

관 형태의 반응기를 준비하고, 상기 반응기에 Pt가 Al2O3에 0.12중량%로 담지된 Pt/Al2O3(Engelhard사 제품)를 30ml 충전하여 일산화탄소 저감 장치를 제조하였다. Preparing a tubular reactor, and by the Pt / Al 2 O 3 (Engelhard Corp.) Pt-supported with 0.12% by weight of Al 2 O 3 to the reactor charge was prepared in 30ml of carbon monoxide reducing device.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

80℃에서 중성의 물과 알루미늄 이소프로폭사이드(aluminum isopropoxide)를 혼합하고, 30분 동안 교반한 후, HNO3를 첨가하여 알루미늄 하이드록사이드 졸(aluminum hydroxide sol)을 제조하였다. 1,3-부탄다이올(1,3-butanediol)에 하 이드로진 헥사클로로플라티네이트 하이드레이트(hydrogen hexachloroplatinate(Ⅳ) hydrate)를 혼합하여 용액을 제조하고, 상기 용액에 Pt를 첨가하여 전구체 용액을 제조하였다. 상기 전구체 용액과 상기 알루미늄 하이드록사이드 졸을 상온에서 혼합하고, 겔화가 일어날 때까지 교반하여 주었다. 얻어진 겔을 공기 중에서 110℃로 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 13시간 동안 하소시켜 촉매 덩어리를 얻었다. 상기 촉매 덩어리를 분쇄하여 Pt가 Al2O3에 2중량%로 담지된 일산화탄소 산화 촉매를 제조하였다. Neutral water and aluminum isopropoxide were mixed at 80 ° C., stirred for 30 minutes, and HNO 3 was added to prepare an aluminum hydroxide sol. Hydrogen hexachloroplatinate (IV) hydrate was mixed with 1,3-butanediol to prepare a solution, and Pt was added to the solution to prepare a precursor solution. Prepared. The precursor solution and the aluminum hydroxide sol were mixed at room temperature and stirred until gelation occurred. The gel obtained was dried in air at 110 ° C. for 1 day and then calcined at 500 ° C. for 13 hours to obtain a catalyst mass. The catalyst agglomerates were pulverized to prepare a carbon monoxide oxidation catalyst having Pt supported by 2 wt% on Al 2 O 3 .

관 형태의 반응기를 준비하고, 상기 반응기에 상기 비교예 2에서 제조된 일산화탄소 산화 촉매를 70ml 충전하여 일산화탄소 저감 장치를 제조하였다. A reactor in the form of a tube was prepared, and the reactor was filled with 70 ml of a carbon monoxide oxidation catalyst prepared in Comparative Example 2 to prepare a carbon monoxide reduction device.

상기 실시예 1에서 제조한 일산화탄소 저감 장치에 온도가 200℃이고, CO2가 14.66%, H2가 39.97%, N2가 12.29%, CH4가 0.33%, CO가 0.31%, O2가 0.25%, H2O가 32.19%인 가스를 유량이 1658.6667ml/min, 공간 속도(space velocity)가 4976h-1의 조건으로 흘려 주었다. 실시예 1에서 제조한 일산화탄소 저감 장치의 경우, 제1 반응기 배출구에서의 온도가 120℃가 되는 것을 확인할 수 있었다. The carbon monoxide reduction device prepared in Example 1 has a temperature of 200 ° C., CO 2 is 14.66%, H 2 is 39.97%, N 2 is 12.29%, CH 4 is 0.33%, CO is 0.31%, and O 2 is 0.25. %, A gas having a H 2 O of 32.19% was flowed under conditions of a flow rate of 1658.6667 ml / min, a space velocity of 4976h -1 . In the case of the carbon monoxide reduction device manufactured in Example 1, it was confirmed that the temperature at the first reactor outlet was 120 ° C.

상기 실시예 1에서 제조한 일산화탄소 저감 장치의 제2 반응기 내부의 온도를 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃로 각각 일정하게 유지시키고, 각각의 온도에서 제2 반응기 배출구에서의 CO 배출농도, CO 전환율, 및 CO 선택성을 측정하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. The temperature inside the second reactor of the carbon monoxide reduction device manufactured in Example 1 was constantly maintained at 110 ° C., 120 ° C., 130 ° C., 140 ° C., and 150 ° C., respectively, and CO at the second reactor outlet at each temperature. Emission concentrations, CO conversion, and CO selectivity were measured and the results are shown in FIG. 5.

도 5를 참고하면, 제2 반응기 내부의 온도가 110℃ 내지 130℃ 일 때, CO 배 출농도가 1ppm이하가 됨을 확인할 수 있다. 다만, CO 전환율은 상기 온도 범위 내에서 온도에 상관없이 99%이고, CO 선택성은 60%로 거의 일정하였다. Referring to FIG. 5, when the temperature inside the second reactor is 110 ° C. to 130 ° C., it can be seen that the CO emission concentration is 1 ppm or less. However, the CO conversion rate was 99% regardless of the temperature within the above temperature range, and the CO selectivity was almost constant at 60%.

상기 비교예 1에서 제조한 일산화탄소 저감 장치에 CO2가 15.8%, H2가 57.9%, N2가 5.05%, CO가 0.5%, O2가 0.75%, H2O가 20.0%인 가스를 공간 속도가 5000h-1의 조건으로 흘려 주었고, 상기 비교예 2에서 제조한 일산화탄소 저감 장치에 CO2가 0 내지 25%, H2가 60%, N2가 5.05%, CO가 1%, O2가 0.5 내지 1.35%, 나머지는 H2O 또는 He인 가스를 유량이 40ml/min로 흘려 주었다. In the carbon monoxide reducing device prepared in Comparative Example 1, a gas containing 15.8% of CO 2 , 57.9% of H 2 , 5.05% of N 2 , 0.5% of CO, 0.75% of O 2 , and 20.0% of H 2 O was spaced. The velocity was flowed under the condition of 5000h −1 , and CO 2 was 0-25%, H 2 was 60%, N 2 was 5.05%, CO was 1%, and O 2 was 0.5 to 1.35% of the remaining gas was H 2 O or He at a flow rate of 40 ml / min.

상기 실시예 1 및 비교예 1내지 2에서 제조한 일산화탄소 저감 장치의 수소 가스의 잔존율을 측정하고, 그 결과 도 6에 나타내었다. 도 6을 참고하면, 실시예 1에서 제조한 일산화탄소 저감 장치의 경우 수소 가스의 잔존율이 99.5%이고, 비교예 1에서 제조한 일산화탄소 저감 장치의 경우 수소 가스의 잔존율이 98.43%이고, 비교예 2에서 제조된 일산화탄소 저감 장치의 경우, 수소 가스 잔존율이 99.15%임을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예 1에서 제조한 일산화탄소 저감 장치가 가장 적은 양의 Pt를 포함하면서도 가장 높은 수소 가스 잔존율을 갖는다. The residual ratio of the hydrogen gas of the carbon monoxide reduction apparatuses manufactured in Example 1 and Comparative Examples 1 to 2 was measured, and the results are shown in FIG. 6. Referring to FIG. 6, the carbon monoxide reduction apparatus manufactured in Example 1 had a residual ratio of hydrogen gas of 99.5%, and the carbon monoxide reduction apparatus manufactured in Comparative Example 1 had a residual ratio of hydrogen gas of 98.43%. In the case of the carbon monoxide reduction device manufactured in 2, it can be seen that the hydrogen gas residual ratio is 99.15%. Thus, the carbon monoxide reduction device prepared in Example 1 contains the smallest amount of Pt but has the highest hydrogen gas residual rate.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

본 발명의 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치는 간단한 구조를 가지면서도 높은 일산화탄소 산화 반응의 활성과 선택성을 확보할 수 있다. 또, 본 발명의 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치를 이용하면, 개질 반응에서 일산화탄소의 함량을 ppm 단위로 낮출 수 있다. The carbon monoxide reduction device of the reformer for a fuel cell of the present invention can ensure the activity and selectivity of a high carbon monoxide oxidation reaction while having a simple structure. In addition, by using the carbon monoxide reduction device of the reformer for a fuel cell of the present invention, the content of carbon monoxide in the reforming reaction can be lowered in ppm units.

Claims (32)

개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제1 반응기; 및A first reactor having a first carbon monoxide oxidation catalyst for oxidative catalytic reaction with carbon monoxide in the reformed fuel; And 개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제2 반응기를 포함하며,A second reactor with a second carbon monoxide oxidation catalyst for oxidative catalytic reaction with carbon monoxide in the reformed fuel, 상기 일산화탄소는 상기 제1 반응기에 공급되어 제1 일산화탄소 산화 촉매와 반응한 후, 제2 반응기에 공급되어 제2 일산화탄소 산화 촉매와 반응하며,The carbon monoxide is supplied to the first reactor to react with the first carbon monoxide oxidation catalyst, and then supplied to the second reactor to react with the second carbon monoxide oxidation catalyst, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매보다 일산화탄소 산화 반응의 선택성이 높은 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.And said first carbon monoxide oxidation catalyst has a higher selectivity for carbon monoxide oxidation than said second carbon monoxide oxidation catalyst. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 반응기는 일측 단부에 일산화탄소를 공급하기 위한 제1 주입구, 및 다른 일측 단부에 일산화탄소를 배출하기 위한 제1 배출구를 구비하고,The first reactor has a first inlet for supplying carbon monoxide at one end, and a first outlet for discharging carbon monoxide at the other end; 상기 제2 반응기는 일측 단부에 일산화탄소를 공급하기 위한 제2 주입구, 및 다른 일측 단부에 일산화탄소를 배출하기 위한 제2 배출구를 구비하고,The second reactor has a second inlet for supplying carbon monoxide at one end, and a second outlet for discharging carbon monoxide at the other end, 상기 제1 반응기의 제1 배출구와 상기 제2 반응기의 제2 주입구가 서로 연결된 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.And a first outlet of the first reactor and a second inlet of the second reactor are connected to each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일산화탄소 저감 장치는 U자 형상을 가지며,The carbon monoxide reduction device has a U-shape, 상기 U자 형상의 일측 기둥에 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비하고, 상기 U자 형상의 다른 일측 기둥에 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.And a first carbon monoxide oxidation catalyst on one side of the U-shaped column, and a second carbon monoxide oxidation catalyst on the other side of the U-shaped column. 제1항에 있어서.The method of claim 1. 상기 제1 반응기 및 제2 반응기는 하나의 하우징 내에 설치되는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first reactor and the second reactor is a carbon monoxide reduction device of a fuel cell reformer is installed in one housing. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 것인 연료 전지 시스템의 개질기.Wherein the first carbon monoxide oxidation catalyst comprises an active material comprising CeO 2 , and CuO. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, MO 및 CuO를 15 내지 25 : 0.1 내지 0.4 : 1 내지 10의 중량비로 포함하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst comprises CeO 2 , MO and CuO in a weight ratio of 15 to 25: 0.1 to 0.4: 1 to 10 carbon monoxide reduction device of a fuel cell reformer. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 Al2O3, TiO2, SiO2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 담체에 담지된 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst is a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell, wherein the active material is supported on a carrier selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, MO(여기에서 M은 전이 금속) 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.Wherein said first carbon monoxide oxidation catalyst comprises an active material comprising CeO 2 , MO (where M is a transition metal) and CuO. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 M은 Ni, Co, Fe, Sn, Pb, Se, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.Wherein M is selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Sn, Pb, Se, and combinations thereof. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 M은 Ni인 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.Wherein M is Ni Carbon monoxide reduction device of a fuel cell reformer. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, MO 및 CuO를 15 내지 25 : 0.1 내지 0.4 : 1 내지 10의 중량비로 포함하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst comprises CeO 2 , MO and CuO in a weight ratio of 15 to 25: 0.1 to 0.4: 1 to 10 carbon monoxide reduction device of a fuel cell reformer. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 Al2O3, TiO2, SiO2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 담체에 담지된 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst is a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell, wherein the active material is supported on a carrier selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매는 Pt계 금속을 포함하는 활성 물질을 포함하는 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The second carbon monoxide oxidation catalyst comprises a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell comprising an active material containing a Pt-based metal. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 Pt계 금속은 Pt, Rh, Ru, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The Pt-based metal is a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell that is selected from the group consisting of Pt, Rh, Ru, and combinations thereof. 제14항에 있어서, The method of claim 14, 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 흑연, 덴카 블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 카본 나노 와이어, 카본 나노 볼, 활성 탄소, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 담체에 담지된 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The second carbon monoxide oxidation catalyst is characterized in that the active material is graphite, denka black, ketjen black, acetylene black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanowires, carbon nanoballs, activated carbon, alumina, silica, zirconia, titania, and An apparatus for reducing carbon monoxide in a reformer for a fuel cell, which is supported on a carrier selected from the group consisting of a combination of these. 개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제1 일산화탄소 산화 촉매를 구비한 제1 반응기; 및A first reactor having a first carbon monoxide oxidation catalyst for oxidative catalytic reaction with carbon monoxide in the reformed fuel; And 개질 연료 중의 일산화탄소와 산화 촉매 반응을 하는 제2 일산화탄소 산화 촉매를 구비하고, 제1 반응기와 연결된 제2 반응기를 포함하며,A second carbon monoxide oxidation catalyst for oxidative catalytic reaction with carbon monoxide in the reformed fuel, comprising a second reactor connected to the first reactor, 상기 일산화탄소는 상기 제1 반응기에 공급되어 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매와 반응한 후, 상기 제2 반응기에 공급되어 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매와 반응하고,The carbon monoxide is supplied to the first reactor to react with the first carbon monoxide oxidation catalyst, and then supplied to the second reactor to react with the second carbon monoxide oxidation catalyst, 상기 제1 반응기 내부의 온도는 개질 연료의 흐름 방향에 따라 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도까지 감소하고, 제2 반응기 내부의 온도는 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 반응 온도로 유지되는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The temperature inside the first reactor is reduced to the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature in accordance with the flow direction of the reforming fuel, the temperature inside the second reactor is maintained at the second carbon monoxide oxidation catalyst reaction temperature Carbon monoxide reduction device. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매 보다 일산화탄소 산화 반응의 선택성이 높은 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.And said first carbon monoxide oxidation catalyst has a higher selectivity for carbon monoxide oxidation than said second carbon monoxide oxidation catalyst. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.And said first carbon monoxide oxidation catalyst comprises an active material comprising CeO 2 and CuO. 제19에 있어서,The method of claim 19, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, 및 CuO를 15 내지 25 : 1 내지 10의 중량비로 포함하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst comprises CeO 2 , and CuO in a weight ratio of 15 to 25: 1 to 10 carbon monoxide reduction device of a fuel cell reformer. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 Al2O3, TiO2, SiO2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 담체에 담지된 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst is a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell, wherein the active material is supported on a carrier selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , and combinations thereof. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, MO(여기에서 M은 전이 금속) 및 CuO 를 포함하는 활성 물질을 포함하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.Wherein said first carbon monoxide oxidation catalyst comprises an active material comprising CeO 2 , MO (where M is a transition metal) and CuO. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 M은 Ni, Co, Fe, Sn, Pb, Se, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.Wherein M is selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Sn, Pb, Se, and combinations thereof. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 M은 Ni인 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.Wherein M is Ni Carbon monoxide reduction device of a fuel cell reformer. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, MO 및 CuO를 15 내지 25 : 0.1 내지 0.4 : 1 내지 10의 중량비로 포함하는 것인 연료 전지 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst comprises CeO 2 , MO and CuO in a weight ratio of 15 to 25: 0.1 to 0.4: 1 to 10 carbon monoxide reduction device of a fuel cell reformer. 제22항에 있어서, The method of claim 22, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 Al2O3, TiO2, SiO2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 담체에 담지된 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The first carbon monoxide oxidation catalyst is a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell, wherein the active material is supported on a carrier selected from the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , and combinations thereof. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매는 Pt계 금속을 포함하는 활성 물질을 포함하는 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The second carbon monoxide oxidation catalyst comprises a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell comprising an active material containing a Pt-based metal. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 Pt계 금속은 Pt, Rh, Ru, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The Pt-based metal is a carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell that is selected from the group consisting of Pt, Rh, Ru, and combinations thereof. 제27항에 있어서, The method of claim 27, 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매는 상기 활성 물질이 흑연, 덴카 블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 카본 나노 와이어, 카본 나노 볼, 활성 탄소, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 담체에 담지된 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The second carbon monoxide oxidation catalyst is characterized in that the active material is graphite, denka black, ketjen black, acetylene black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanowires, carbon nanoballs, activated carbon, alumina, silica, zirconia, titania, and An apparatus for reducing carbon monoxide in a reformer for a fuel cell, which is supported on a carrier selected from the group consisting of a combination of these. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제1 일산화탄소 산화 촉매는 CeO2, NiO 및 CuO를 포함하는 활성 물질을 포함하고,The first carbon monoxide oxidation catalyst includes an active material including CeO 2 , NiO and CuO, 상기 제2 일산화탄소 산화 촉매는 Pt를 포함하는 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The second carbon monoxide oxidation catalyst comprises a Pt carbon monoxide reduction device of a reformer for a fuel cell. 제30항에 있어서,The method of claim 30, 상기 제1 반응기 배출구에서의 온도는 110 내지 130℃인 것인 연료 전지용 개질기의 일산화탄소 저감 장치.The temperature at the first reactor outlet is 110 to 130 ℃ carbon monoxide reducing device of a reformer for a fuel cell. 열 에너지에 의한 개질 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부, 수소 가스와 산화제의 산화 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함하며, A reforming reaction unit generating hydrogen gas from the fuel through a reforming catalytic reaction by thermal energy; 상기 일산화탄소 저감부는 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 일산화탄소 저감 장치를 포함하는 것인 연료 전지용 개질기;The carbon monoxide reducing unit includes a reformer for a fuel cell comprising the carbon monoxide reducing device according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 31; 상기 수소 가스와 산화제의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부;At least one electricity generating unit generating electrical energy through an electrochemical reaction between the hydrogen gas and an oxidant; 상기 연료를 상기 개질 반응부로 공급하는 연료 공급부; 및A fuel supply unit supplying the fuel to the reforming reaction unit; And 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부Oxidant supply unit for supplying an oxidant to the electricity generating unit 을 포함하는 연료 전지 시스템.Fuel cell system comprising a.
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