KR100965436B1

KR100965436B1 - 반응장치

Info

Publication number: KR100965436B1
Application number: KR1020070066552A
Authority: KR
Inventors: 나오토모 미야모토; 다다오 야마모토
Original assignee: 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2010-06-24
Also published as: HK1111266A1; TW200818586A; TWI375348B; KR20080003734A; US20080003472A1

Abstract

반응물이 공급되고 소정의 온도로 설정되어 반응을 일으키는 반응부와, 상기 반응부에 설치된 복수의 전극과, 단열용 공간을 통해 상기 반응부를 내부에 수용하는 단열용기와, 도체로 이루어지고 일단이 상기 반응부에 접속되며 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되고, 상기 반응부로의 반응물의 공급을 실행하는 동시에, 해당 반응부로부터 반응 생성물의 배출을 실행하는 급배부를 구비하고, 상기 복수의 전극의 적어도 하나는 상기 급배부에 전기적으로 접속되어 있는 반응장치를 제공한다.

단열용기, 발전 셀, 급배부, 연소기, 개질기

Description

반응장치{REACTION APPARATUS}

본 발명은 반응물이 공급되어 반응을 일으키는 반응장치에 관한 것이다. 　

근래에는 에너지 변환 효율이 높은 깨끗한 전원으로서의 연료전지를 자동차나 휴대기기 등에 탑재하기 위해 개발이 진행되고 있다. 연료전지는 연료와 대기중의 산소를 전기화학적으로 반응시켜, 화학에너지로부터 전기에너지를 직접 꺼내는 장치이다.

연료전지에 이용하는 연료로서는 수소가 이용되지만, 수소는 상온, 상압에서 기체이기 때문에 취급에 문제가 있다. 한편, 알콜류 및 가솔린과 같은 수소원자를 갖는 액체연료를 개질하여 수소를 생성하는 개질형 연료전지에서는 연료를 액체상태로 용이하게 보존할 수 있다. 이러한 개질형 연료전지에서는 액체연료 및 물을 기화시키는 기화기, 기화된 액체연료와 고온의 수증기를 반응시키는 것에 의해서, 발전에 필요한 수소를 꺼내는 개질기나, 개질반응의 부생성물인 일산화탄소를 제거하는 일산화탄소제거기 등을 갖는 반응부를 구비하는 반응장치를 구비하는 것이 필요하게 된다.

이러한 개질형 연료전지를 소형화하기 위해, 기화기, 개질기, 일산화탄소제 거기의 반응기를 적층한 마이크로 리액터라 불리는 소형의 반응장치의 개발이 진행되고 있다. 이러한 마이크로 리액터에 있어서는 기화기, 개질기, 일산화탄소제거기 등의 반응기는 예를 들면 연료 등의 유로로 되는 홈이 형성된 금속기판을 접합하여 형성된다. 또, 이러한 반응장치에서는 각 반응기를 반응에 필요한 소정의 동작온도로 설정할 필요가 있으며, 그 때문에 각 반응기에 전열선에 의한 히터를 설치하여 각 반응기를 가열해서 원하는 온도로 설정하도록 구성되는 경우가 있다. 여기서, 각 반응기의 동작온도는 비교적 고온이며, 또 외부로의 방열을 억제해서 열손실을 저감하고, 열효율을 향상시키기 위해, 단열용기를 구비하여, 각 반응기를 단열용기내에 수용하도록 구성되는 경우가 있다. 그러나, 반응장치에 히터를 설치하여 가열하도록 구성되어 있으면, 히터의 전열선에 전압을 인가하기 위한 리드선을 단열용기로부터 외부로 인출할 필요가 있어, 리드선을 통해 반응기의 열이 외부로 전도되어 열손실이 생긴다.

한편, 연료전지에 있어서, 고온작동을 위해 발전 효율을 높일 수 있는 고체 산화물형 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, 이하 SOFC라 함)의 개발이 진행되고 있다. 이 경우, 고체 산화물형 전해질의 한쪽의 면에 연료극이, 다른쪽의 면에 산소극이 형성된 발전 셀이 이용된다. 이 SOFC의 반응은 비교적 고온(약 500∼1000℃정도)으로 실행되기 때문에, 발전 셀은 단열용기에 수용되고, 연료가스나 산소의 공급유로, 배기가스의 배출유로로 되는 배관이나, 애노드 출력전극 및 캐소드 출력전 극은 단열용기를 관통하여 단열용기내의 발전 셀에 접속된다. 그러나, SOFC에서는 발전 셀의 동작온도가 비교적 고온이기 때문에, 외부에 노출된 애노드 출력전극 및 캐소드 출력전극과 발전 셀의 온도차가 커서, 이들을 통한 열손실이 커지기 쉽다.

본 발명은 반응부를 수용하는 단열용기를 구비하여, 반응부의 반응기를 소정의 온도로 설정하는 구성을 갖는 반응장치에 있어서, 단열용기내의 반응기로부터 외부로의 열전도에 의한 열손실을 저감할 수 있는 연료전지의 반응장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 이점을 얻기 위한 본 발명에 있어서의 제 1 반응장치는 반응물이 공급되고 소정의 온도로 설정되어 반응을 일으키는 반응부와, 상기 반응부에 설치된 복수의 전극과, 단열용 공간을 통해 상기 반응부를 내부에 수용하는 단열용기와, 도체로 이루어지고 일단이 상기 반응부에 접속되며 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되고, 상기 반응부로의 반응물의 공급을 실행하는 동시에, 해당 반응부로부터 반응 생성물의 배출을 실행하는 급배부를 구비하고, 상기 복수의 전극의 적어도 하나는 상기 급배부에 전기적으로 접속되며, 상기 급배부와 상기 단열용기의 벽면은 전기적으로 절연되며, 상기 급배부는 완전히 상기 단열용기의 동일 벽면을 관통하여 외부로 인출되며, 상기 반응부는 상기 단열용기의 벽면으로부터 이격되어 상기 급배부가 관통하는 상기 단열용기의 동일 벽면에서만 유지되어 있는 것이다.

상기 이점을 얻기 위한 본 발명에 있어서의 제 2 반응장치는 플러스극과 마이너스극의 2개의 전극을 갖고 소정의 온도로 설정되며 반응물의 전기화학반응에 의해 상기 각 전극으로부터 전력을 꺼내는 발전 셀을 갖는 반응부와, 단열용 공간을 통해 상기 반응부를 내부에 수용하는 단열용기와, 도체로 이루어지고 일단이 상기 반응부에 접속되며 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되고 상기 단열용기와 상기 반응부의 사이를 연결하여, 상기 반응부로의 상기 발전용 연료의 공급과 해당 반응부로부터 반응 생성물의 배출을 실행하는 급배부를 구비하고, 상기 발전 셀에 있어서의 상기 2개의 전극의 한쪽은 상기 급배부에 전기적으로 접속되며, 상기 급배부와 상기 단열용기의 벽면은 전기적으로 절연되며, 상기 급배부는 완전히 상기 단열용기의 동일 벽면을 관통하여 외부로 인출되며, 상기 반응부는 상기 단열용기의 벽면으로부터 이격되어 상기 급배부가 관통하는 상기 단열용기의 동일 벽면에서만 유지되어 있는 것이다.

상기 이점을 얻기 위한 본 발명에 있어서의 전자기기는 반응물이 공급되고 소정의 온도로 설정되어 반응을 일으키는 반응부와, 상기 반응부에 설치된 복수의 전극과, 단열용 공간을 통해 상기 반응부를 내부에 수용하는 단열용기와, 도체로 이루어지고 일단이 상기 반응부에 접속되며 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되고 상기 단열용기와 상기 반응부의 사이를 연결하여, 상기 반응부로의 상기 반응물의 공급과 해당 반응부로부터 반응 생성물의 배출을 실행하는 동시에, 상기 반응부의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속되는 급배부와, 반응물의 전기화학반응에 의해 전력을 꺼내는 발전 셀을 구비하고, 상기 복수의 전극의 적어도 하나는 상기 급배부에 전기적으로 접속되며, 상기 급배부와 상기 단열용기의 벽면은 전기적으로 절연되며, 상기 급배부는 완전히 상기 단열용기의 동일 벽면을 관통하여 외부로 인출되며, 상기 반응부는 상기 단열용기의 벽면으로부터 이격되어 상기 급배부가 관통하는 상기 단열용기의 동일 벽면에서만 유지되어 있는 반응장치와, 상기 발전 셀로부터 꺼내지는 전력에 의해 구동되는 부하를 구비하는 것이다.

본 발명은 반응부를 수용하는 단열용기를 구비하여, 반응부의 반응기를 소정의 온도로 설정하는 구성을 갖는 반응장치에 있어서, 단열용기내의 반응기로부터 외부로의 열전도에 의한 열손실을 저감할 수 있는 이점을 갖는다.

이하에, 본 발명에 관한 반응장치의 상세를 도면에 나타내는 실시형태에 의거하여 설명한다. 단, 이하에 기술하는 실시형태에는 본 발명을 실시하기 위해 기 술적으로 바람직한 각종 한정이 부가되어 있지만, 발명의 범위를 이하의 실시형태 및 도시예에 한정하는 것은 아니다.

＜제 1 실시형태＞

우선, 본 발명에 관한 반응장치의 제1 실시형태에 대해 설명한다. 　

도 1은 본 발명의 반응장치의 제 1 실시형태에 관한 마이크로 리액터 모듈(반응장치) 및 마이크로 리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도이다.

도 2는 본 실시형태의 마이크로 리액터 모듈을 기능마다 나눈 경우의 개략 측면도이다.

이 마이크로 리액터 모듈(600)은 예를 들면, 노트형 퍼스널 컴퓨터, PDA, 전자수첩, 디지털카메라, 휴대전화기, 손목시계, 레지스터, 프로젝터와 같은 전자기기에 내장되고, 연료전지에 사용하는 수소가스를 생성하는 것이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 이 마이크로 리액터 모듈(600)은 반응물의 공급이나 생성물의 배출이 실행되는 급배부(給排部)(602)와, 비교적 고온(제 1 온도)으로 설정되고 개질 반응이 일어나는 고온 반응부(제 1 반응부)(604)와, 고온 반응부(604)의 설정온도보다 낮은 온도(제 2 온도)로 설정되고 선택산화반응이 일어나는 저온 반응부(제 2 반응부)(606)와, 고온 반응부(604)와 저온 반응부(606)의 사이에서 반응물이나 생성물을 보내는 연결부(608)를 구비하고, 단열 패키지(단열용기)(791)내에 수용되어 있다.

급배부(602)에서는 단열 패키지(791)의 외부로부터 마이크로 리액터 모듈(600)로의 반응물의 공급이나, 마이크로 리액터 모듈(600)로부터 단열 패키 지(791)의 외부로의 생성물의 배출이 실행된다.

급배부(602)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 기화기(610) 및 제 1 연소기(612)와, 그 주위에 배열된 5개의 관재(626, 628, 630, 632, 634)가 설치된다.

기화기(610)에는 물과 액체연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린 등)가 각각 별개로 혹은 혼합된 상태에서 연료용기로부터 공급되고, 제 1 연소기(612)에 있어서의 연소열에 의해서 물과 액체연료가 기화기(610)내에 있어서 기화한다.

제 1 연소기(612)에는 공기와 기체연료(예를 들면, 수소, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린 등)가 각각 별개로 혹은 혼합기로서 공급되고, 이들 촉매연소에 의해서 열이 발한다.

5개의 관재(626, 628, 630, 632, 634)는 마이크로 리액터 모듈(600)에 반응물을 공급하는 유로나 마이크로 리액터 모듈(600)의 생성물을 배출하는 유로를 구성한다. 예컨대, 제1 연소기(612) 및 후술하는 제2 연소기(614)에 연료 및 공기를 공급하는 유로를 구성하는 관재(628) 및 관재(632)와, 제1 연소기(612) 및 제2 연소기(614)의 배기가스를 배출하는 유로를 구성하는 관재(630), 후술하는 일산화탄소 제거기(500)에 산소를 공급하는 유로를 구성하는 관재(634), 일산화탄소제거기(500)에서 일산화탄소가 제거된 상태에서 혼합기(수소 리치(rich) 가스)를 연료전지로 반송하는 유로를 구성하는 관재(626)이다.

5개의 관재(626, 628, 630, 632, 634)는 도체로 이루어지고, 후술하는 전열선(720, 722)에 전압을 인가하는 리드선의 역할을 겸비한다.

고온 반응부(604)에는 주로 제 2 연소기(가열부)(614)와, 제 2 연소기(614) 의 위에 설치된 개질기(400)가 설치되어 있다.

제 2 연소기(614)에는 공기와 기체연료(예를 들면, 수소, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린 등)가 각각 별개로 혹은 혼합기로서 공급되고, 이들 촉매연소에 의해서 열이 발한다.

개질기(400)에는 기화기(610)로부터 물과 액체연료가 기화된 혼합기가 공급되고, 개질기(400)가 제 2 연소기(614)에 의해서 가열된다. 개질기(400)에서는 수증기와 기화된 액체연료로부터 수소가스 등이 촉매반응에 의해 생성되고, 또한 미량이지만 일산화탄소가스가 생성된다. 연료가 메탄올인 경우에는 다음식 [1], [2]와 같은 화학반응이 일어난다. 또한, 수소가 생성되는 반응은 흡열반응이며, 제 2 연소기(614)의 연소열이 이용된다.

CH₃OH + H₂O → 3H₂ ＋ CO₂ …[1]

2CH₃OH + H₂O → 5H₂ + CO + CO₂ …[2]

저온 반응부(606)에는 주로 일산화탄소제거기(500)가 설치되어 있다.

일산화탄소제거기(500)에는 개질기(400)로부터 수소가스 및 상기 [2]의 화학반응에 의해서 생성된 미량의 일산화탄소가스 등을 포함하는 혼합기가 공급되는 동시에, 또한 공기가 공급된다. 일산화탄소제거기(500)에서는 제 1 연소기(612)에 의해서 가열되는 것에 의해, 혼합기 중 일산화탄소가 선택적으로 산화되고, 이것에 의해 일산화탄소가 제거된다. 일산화탄소가 제거된 상태의 혼합기(수소 리치 가스)가 연료전지의 연료극에 공급된다.

연결부(608)에는 고온 반응부(604)에 반응물을 공급하는 유로나 고온 반응부(604)에 있어서의 생성물을 저온 반응부(606)로 반송하는 유로가 설치되어 있다. 구체적으로는 제 2 연소기(614)에 연료 및 공기를 공급하는 유로, 제 2 연소기(614)의 배기가스를 배출하는 유로, 기화기(610)에서 기화된 물 및 연료를 개질기(400)에 공급하는 유로, 개질기(400)의 생성물을 일산화탄소제거기(500)에 반송하는 유로가 설치된다.

전열선(가열부)(720, 722)은 예를 들면 금속 박막을 패터닝하여 형성된다. 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 저온 반응부(606)의 하면에는 전열선(720)이 지그재그 형상으로 패터닝되고, 저온 반응부(606)로부터 연결부(608)를 통해 고온 반응부(604)에 걸쳐 이들 하면에는 전열선(722)이 지그재그 형상으로 패터닝되어 있다. 여기서, 저온 반응부(606), 연결부(608) 및 고온 반응부(604)가 도체로 이루어지는 경우에는 이들 하면에는 질화실리콘, 산화실리콘 등의 절연층(640)이 성막되고, 그 절연층(640)의 표면에 전열선(720, 722)이 형성된다. 절연층(640)에 전열선(720, 722)을 패터닝함으로써, 인가하고자 하는 전압이 단락되는 일은 없다.

또한, 저온 반응부(606), 연결부(608) 및 고온 반응부(604)의 하면이 예를 들면 세라믹 등의 절연체로 이루어지는 경우에는 절연층(640)은 불필요하며, 전열선(720, 722)을 직접 패터닝할 수 있다.

전열선(720)은 기동시에 저온 반응부(606)를 가열하고, 전열선(722)은 기동시에 고온 반응부(604) 및 연결부(608)를 가열한다.

전열선(720)의 양단부는 관재(630, 632)와 접속된다. 또, 전열선(722)의 양 단부는 관재(626, 634)와 접속된다. 이하, 그 접속부의 구조에 대해 설명한다.

도 3은 본 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방을 나타내는 평면도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 화살표 단면도이다.

도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 저온 반응부(606)의 하면에는 절연층(640)이 설치되어 있고, 절연층(640)의 표면에 전열선(720)이 형성되어 있다.

저온 반응부(606)의 관재(630)와의 접속부에는 절연층(640)의 표면에 접착층(730)이 설치되어 있다. 접착층(730)은 먼저 형성된 전열선(720)의 단부와 일부가 중첩되도록 형성되어 있다. 접착층(730)에는 저온 반응부(606)의 내부에 통하는 구멍(606a)과 동일한 위치에 관통구멍(731)이 설치되어 있다. 접착층(730)은 절연층(640)에 대한 접착성이 우수하고, 관재(630)의 단부를 절연층(640)과 반대측의 면에 밀착시키는 것에 의해, 관재(630)를 저온 반응부(606)에 접착시키고, 관재(630)내의 유로(630a)를 구멍(606a)과 접속시킨다.

또, 접착층(730)은 도전성이며, 전열선(720)과 관재(630)를 도통시킨다. 이러한 접착층(730)으로서는 예를 들면 금 도금을 이용할 수 있다.

마찬가지로 해서 관재(632)와 전열선(720)을 도통시키고, 마찬가지로, 관재(626, 634)를 도시 생략의 전열선(722)과 도통시킨다.

이것에 의해, 관재(630, 632)간에 전압을 인가하여 저온 반응부(606)를 가열할 수 있고, 관재(626, 634)간에 전압을 인가하여 고온 반응부(604)를 가열할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 마이크로 리액터 모듈에 있어서의 전열선과 관재의 접속부의 변형예에 대해 설명한다.

[변형예 1]

도 5는 본 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방의 제 1 변형예를 나타내는 평면도이다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 화살표 단면도이다.

이전의 도 3, 도 4에서는 먼저 형성된 전열선(720)의 단부와 중첩되도록 나중에 접착층(730)을 형성했지만, 예를 들면 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접착층(730)을 형성한 후에 전열선(720)을 형성하고, 전열선(720)의 단부가 먼저 형성된 접착층(730)과 중첩되도록 설치해도 좋다.

[변형예 2]

도 7은 본 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방의 제 2 변형예를 나타내는 평면도이다.

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 화살표 단면도이다.

도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 절연층(640)의 표면에 전열선(720)과 접착층(730)을 개별로 이간해서 설치한 후에, 전열선(720)과 접착층(730)을 도전성의 와이어(740)에 의해 본딩하고, 와이어(740)를 통해 전열선(720)과 접착층(730)을 도통시켜도 좋다. 여기서, 와이어(740)는 1개의 와이어여도 좋고, 복수개의 와이어여도 좋다.

[변형예 3]

도 9는 본 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방의 제 3 변형예를 나타내는 평면도이다.

도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 화살표 단면도이다.

도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이, 절연층(640)의 표면에 전열선(720)과 접착층(730)을 개별로 이간해서 설치한 후에, 전열선(720)과 접착층(730)의 사이에 도전성의 땜납재(750)를 설치하고, 땜납재(750)를 통해 전열선(720)과 접착층(730)을 도통시켜도 좋다.

다음에, 본 실시형태의 반응장치에 있어서의 단열 패키지에 대해 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 이 마이크로 리액터 모듈(600)은 단열 패키지(791)를 구비한다. 단열 패키지(791)는 하면이 개구된 장방형상의 케이스(792)와, 케이스(792)의 하면 개구를 폐색한 플레이트(793)로 구성된다. 급배부(602)가 플레이트(793)에 설치된 구멍(794, 795)에 삽입통과된 상태에서 플레이트(793)가 케이스(792)에 접합되고, 고온 반응부(604), 저온 반응부(606) 및 연결부(608)가 단열 패키지(791)에 수용된다.

단열 패키지(791)는 마이크로 리액터 모듈(600)로부터의 열복사를 반사해서 단열 패키지(791)의 외부로 전파하는 것을 억제한다. 단열 패키지(791)는 내압이 1Pa이하가 되도록, 마이크로 리액터 모듈(600)과의 사이의 내부공간이 감압 배기되며, 단열용 공간으로 되어 있다. 급배부(602)는 단열 패키지(791)로부터 노출되어 있으며, 후술하는 발전유닛(801)에 연결된다.

액체연료 도입관(622) 및 관재(626, 628, 630, 632, 634)가 삽입통과되는 구 멍(794, 795)으로부터 단열 패키지(791)내에 외기가 침입해서 내압이 오르는 바와 같은 간극이 생기지 않도록, 액체연료 도입관(622) 및 관재(626, 628, 630, 632, 634)와 구멍(794, 795)의 간극은 밀봉재(796)로 밀봉된다(도 12 참조).

단열패키지(791)가 도체인 경우는 밀봉재(796)로서 절연체인 유리재 또는 절연밀봉재가 이용된다. 한편, 단열패키지(791)가 세라믹 등의 절연체인 경우에는 밀봉재(796)로서 유리재, 절연밀봉재 이외에, 도체인 금속땜납을 이용할 수도 있다.

다음에, 본 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈을 구비해서 구성되는 발전유닛에 대해 설명한다.

도 11은 본 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈을 구비하는 발전유닛의 일예를 나타내는 사시도이다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 이상과 같은 마이크로 리액터 모듈(600)은 단열 패키지(791)에 수용된 상태에서 발전유닛(801)에 조립하여 이용할 수 있다. 이 발전유닛(801)은 예를 들면, 프레임(802)과, 프레임(802)에 대해 착탈가능한 연료용기(804)와, 유로, 펌프, 유량센서 및 밸브 등을 갖는 유량제어유닛(806)과, 단열 패키지(791)에 수용된 상태의 마이크로 리액터 모듈(600)과, 연료전지, 가습기 및 회수기 등을 갖는 발전 셀(808)과, 에어펌프(810)와, 2차 전지, DC-DC컨버터 및 외부 인터페이스 등을 갖는 전원유닛(812)을 구비한다. 유량제어유닛(806)에 의해서 연료용기(804)내의 물과 액체연료의 혼합기가 마이크로 리액터 모듈(600)에 공급됨으로써, 상술한 바와 같이 수소가스가 생성되고, 수소가스가 발전 셀(808)의 연료전지에 공급되며, 생성된 전기가 전원유닛(812)의 2차 전지에 축전된다.

마이크로 리액터 모듈(600)의 발전유닛(801)에의 조립부분의 배선구조의 예에 대해 설명한다.

도 12는 본 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈의 발전유닛에의 조립부분의 배선구조의 제 1 예를 나타내는 단면도이다.

도 13은 본 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈의 발전유닛에의 조립부분의 배선구조의 제 2 예를 나타내는 단면도이다.

마이크로 리액터 모듈(600)의 발전유닛(801)에의 조립부분의 배선구조를 예를 들면 도 12에 나타내는 바와 같은 구조로 할 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(793)를 관통시킨 관재(630)를 발전유닛(801)에 설치된 튜브(814)에 접속한다. 튜브(814)는 예를 들면 실리콘고무 등의 절연재로 이루어지고, 관재(630)를 발전유닛(801)에 설치된 도시하지 않은 유로에 접속한다.

마찬가지로, 다른 관재(626, 628, 632, 634)도 마찬가지의 튜브를 접속함으로써, 발전유닛(801)으로부터 마이크로 리액터 모듈(600)로의 반응물의 공급이나 마이크로 리액터 모듈(600)로부터의 생성물의 배출을 가능하게 한다.

또한, 관재(628)를 제외한 다른 관재(626, 630, 632, 634)에는 전열선(720, 722)에 전압을 인가하기 위해 리드선(816)이 접속된다. 리드선(816)은 발전유닛(801)에 설치된 도시하지 않은 제어장치에 접속된다. 제어장치는 후술하는 바와 같이, 리드선(816)을 통해 관재(630, 632)간, 관재(626, 634)간에 전압을 인가한다.

또한, 관재(626, 628, 630, 632, 634)와 접속하는 튜브가 절연재로 이루어지 기 때문에, 관재(630, 632)간, 관재(626, 634)간에 전압을 인가했을 때에 발전유닛(801)의 다른 개소에 전류가 흐르는 일이 없다.

또, 발전유닛(801)의 마이크로 리액터 모듈(600)을 부착하는 인터페이스를 예를 들면 도 13에 나타내는 바와 같은 구조로 해도 좋다.

즉, 발전유닛(801)측에는 단열 패키지(791)의 플레이트(793)와 맞닿는 절연성의 기판(818)에, 관재(626, 628, 630, 632, 634)가 삽입되는 삽입구(820)가 설치되어 있다. 삽입구(820)는 기판(818)에 설치된 유로(822)와 연통되어 있다. 관재(626, 628, 630, 632, 634)가 삽입구(820)에 삽입됨으로써, 유로(822)를 통해 발전유닛(801)으로부터 마이크로 리액터 모듈(600)로의 반응물의 공급이나 마이크로 리액터 모듈(600)로부터의 생성물의 배출이 가능하게 된다.

또, 관재(628)를 제외한 다른 관재(626, 630, 632, 634)가 삽입되는 삽입구(820)의 내벽면에는 관재(630)와 접촉하는 단자(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 단자는 기판(818)내에 설치된 배선(824)과 도통되어 있고, 배선(824)은 발전유닛(801)에 설치된 도시하지 않은 제어장치에 접속된다. 제어장치는 후술하는 바와 같이, 배선(824)을 통해 관재(630, 632)간, 관재(626, 634)간에 전압을 인가한다.

또한, 삽입구(820)내에 설치한 단자 및 배선(824)은 절연성의 기판(818)에 설치되어 있기 때문에, 관재(630, 632)간, 관재(626, 634)간에 전압을 인가했을 때에 발전유닛(801)의 다른 개소에 전류가 흐르는 일이 없다.

상기 어느 구조에 있어서도, 제어장치는 후술하는 바와 같이, 전열선(720, 722)에 인가하는 전압 및 전열선(720, 722)에 흐르는 전류를 측정함으로써 전열 선(720, 722)의 저항값을 측정한다. 제어장치는 전열선(720, 722)의 저항값과 온도의 관계를 기억하고 있기 때문에, 전열선(720, 722)의 저항값으로부터 마이크로 리액터 모듈(600)의 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 제어장치는 전열선(720, 722)에 인가하는 전압을 피드백 제어하는 것에 의해 마이크로 리액터 모듈(600)의 온도제어를 실행한다.

다음에, 본 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈(600)의 동작에 대해 설명한다.

우선, 관재(630, 632)간, 및 관재(626, 634)간에 전압이 인가되면, 전열선(720, 722)이 발열되고, 저온 반응부(606), 고온 반응부(604) 및 연결부(608)가 가열된다. 또한, 전열선(720, 722)의 전류·전압이 도시하지 않은 제어장치에 의해서 측정됨으로써, 액체연료 도입관(622), 고온 반응부(604) 및 저온 반응부(606)의 온도가 측정되고, 측정온도가 제어장치에 피드백되며, 제어장치에 의해서 전열선(720, 722)의 전압이 제어되고, 이것에 의해 마이크로 리액터 모듈(600)의 온도 제어가 이루어진다.

다음에, 전열선(720, 722)에 의해서 마이크로 리액터 모듈(600)이 가열된 상태에 있어서, 액체연료 도입관(622)에 액체연료와 물의 혼합액이 펌프 등에 의해서 연속적 또는 단속적으로 공급되고, 기화기(610)에 있어서 기화된다. 기화된 혼합기는 저온 반응부(606) 및 연결부(608)를 통해 개질기(400)내에 유입된다.

그 후, 혼합기는 개질기(400)내에서 가열되어 촉매 반응하는 것에 의해서, 수소가스 등이 생성된다(연료가 메탄올인 경우에는 상기 화학반응식 [1], [2]를 참 조).

개질기(400)에서 생성된 혼합기(수소가스, 이산화탄소가스, 일산화탄소가스 등을 포함)는 연결부(608)를 통해 일산화탄소제거기(500)에 유입된다. 한편, 공기가 펌프 등에 의해서 관재(634)를 통해 일산화탄소제거기(500)에 공급되고, 수소가스 등의 혼합기와 혼합된다. 그리고, 혼합기내의 일산화탄소가스가 일산화탄소제거기(500)내에서 선택적으로 산화되고 제거된다.

그리고, 일산화탄소가 제거된 상태의 혼합기가 관재(626)를 경유해서, 연료전지의 연료극 등에 공급된다. 연료전지에서는 수소가스의 전기화학반응에 의해 전기가 생성되고, 미반응의 수소가스 등을 포함하는 오프가스가 연료전지로부터 배출된다.

이상의 동작은 초기단계의 동작이지만, 그 후도 계속해서 혼합액이 액체연료 도입관(622)에 공급된다. 그리고, 연료전지로부터 배출된 오프가스에 공기가 혼합되고, 그 혼합기(이하, 연소 혼합기라 함)가 관재(632) 및 관재(628)에 공급된다. 관재(632)에 공급된 연소 혼합기는 제 1 연소기(612)에 유입되고, 촉매 연소한다. 이것에 의해 연소열이 발생하고, 연소열에 의해서 액체연료 도입관(622) 및 저온 반응부(606)가 가열된다.

한편, 관재(628)에 공급된 연소 혼합기는 제 2 연소기(614)에 유입되고, 촉매 연소한다. 이것에 의해 연소열이 발생하고, 연소열에 의해서 개질기(400)가 가열된다.

제 1 연소기(612) 및 제 2 연소기(614)에서 촉매 연소된 배기가스는 관 재(630)를 통해 배출된다.

또한, 연료용기에 저장되어 있는 액체연료가 기화되고, 그 기화된 연료와 공기의 연소 혼합기가 관재(628, 632)에 공급되도록 해도 좋다.

혼합액이 액체연료 도입관(622)에 공급된 상태이고, 연소 혼합기가 관재(628, 632)에 공급된 상태에 있어서, 제어장치가 전열선(720, 722)에 의해서 온도를 측정하면서, 전열선(720, 722)의 인가전압을 제어하는 동시에, 펌프 등을 제어한다. 제어장치에 의해서 펌프가 제어되면, 관재(628, 632)에 공급되는 연소 혼합기의 유량이 제어되고, 이것에 의해 연소기(612, 614)의 연소열량이 제어된다. 이와 같이 제어장치가 전열선(720, 722) 및 펌프를 제어하는 것에 의해서, 액체연료 도입관(622), 고온 반응부(604) 및 저온 반응부(606)의 온도제어가 이루어진다. 여기서, 고온 반응부(604)가 375℃, 저온 반응부(606)가 150℃로 되도록 온도제어를 실행한다.

[전자기기]

다음에, 상기 발전유닛을 전원으로서 이용하는 전자기기의 일예에 대해 설명한다.

도 14는 발전유닛을 전원으로서 이용하는 전자기기의 일예를 나타내는 사시도이다.

이 전자기기(851)는 휴대형의 전자기기로서, 특히 노트형 퍼스널 컴퓨터이다. 전자기기(851)는 CPU, RAM, ROM, 그 밖의 전자부품으로 구성된 연산처리회로를 내장하는 동시에 키보드(852)를 비치한 하부하우징(854)과, 액정 디스플레이(856) 를 비치한 상부하우징(858)을 구비한다. 하부하우징(854)과 상부하우징(858)은 힌지 결합되어 있으며, 상부하우징(858)을 하부하우징(854)에 중첩해서 키보드(852)에 액정 디스플레이(856)를 서로 대향시킨 상태에서 접어 포갤 수 있도록 구성되어 있다. 하부하우징(854)의 우측면에서 저면에 걸쳐, 발전유닛(801)을 장착하기 위한 장착부(860)가 오목하게 설치되고, 장착부(860)에 발전유닛(801)을 장착하면, 발전유닛(801)의 전기에 의해서 전자기기(851)가 동작한다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 주지를 이탈하지 않는 범위에 있어서 각종 개량 및 설계의 변경을 실행해도 좋다.

예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는 전열선의 양단부에 2개의 관재를 접속했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 단열 패키지내에 진공센서 등 그 밖의 전기배선을 더 설치하고, 이것에 어느 2개의 관재를 접속해도 좋다.

<제 2 실시형태>

다음에, 본 발명에 관한 반응장치의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.

도 15는 본 발명에 관한 반응장치의 제 2 실시형태를 적용한 전자기기의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 15에 나타내는 전자기기(1100)는 예를 들면 노트형 퍼스널 컴퓨터, PDA, 전자수첩, 디지털카메라, 휴대전화기, 손목시계, 레지스터 및 프로젝터 등과 같은 하는 휴대형의 전자기기이다.

이 전자기기(1100)는 본 실시형태에 있어서의 반응장치(1101)와 연료용기(1002)와 펌프(1003)를 구비하여 구성되는 연료전지장치(1001)와, DC/DC컨버 터(1902)와, 2차 전지(1903)와, 전자기기 본체(1901)를 구비해서 구성된다.

연료전지장치(1001)의 연료용기(1002)는 예를 들면 전자기기(1100)에 대해 착탈 가능하게 설치되어 있고, 펌프(1003), 반응장치(1101)는 예를 들면 전자기기(1100)의 본체에 내장되어 있다.

연료용기(1002)에는 액체의 원연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르)와 물의 혼합액이 저장되어 있다. 또한, 액체의 원연료와 물을 개별의 용기에 저장해도 좋다.

펌프(1003)는 연료용기(1002)내의 혼합액을 흡인하여, 반응장치(1101)내의 기화기(1004)로 송액하는 것이다.

반응장치(1101)는 상자형상의 단열 패키지(1010)를 구비하고, 단열 패키지(1010)내에는 기화기(1004), 개질기(1006), 발전 셀(1008) 및 촉매 연소기(1009)가 수용되어 있다. 단열 패키지(1010)내의 기압은 대기압보다 낮은 진공압(예를 들면, 10Pa 이하)으로 유지되어 있다.

기화기(1004), 개질기(1006), 촉매 연소기(1009)에는 각각 전기히터겸 온도 센서(1004a, 1006a, 1009a)가 설치되어 있다. 전기히터겸 온도센서(1004a, 1006a, 1009a)의 전기저항값은 온도에 의존하므로, 이 전기히터겸 온도센서(1004a, 1006a, 1009a)가 기화기(1004), 개질기(1006), 촉매 연소기(1009)의 온도를 측정하는 온도센서로서도 기능한다.

펌프(1003)로부터 기화기(1004)로 보내진 혼합액은 전기히터겸 온도센서(1004a)나 촉매 연소기(1009)의 열에 의해 약 110∼160℃정도로 가열되고, 증발 된다. 기화기(1004)에서 기화된 혼합기는 개질기(1006)로 보내진다.

개질기(1006)의 내부에는 유로가 형성되고, 그 유로의 벽면에 촉매가 담지되어 있다. 기화기(1004)로부터 개질기(1006)로 보내지는 혼합기는 개질기(1006)의 유로를 흐르고, 전기히터겸 온도센서(1006a)나 촉매 연소기(1009)의 열에 의해 약 300∼400℃정도로 가열되며, 촉매에 의해 반응을 일으킨다. 원연료와 물의 촉매반응에 의해서 연료로서의 수소, 이산화탄소, 및 부생성물인 미량의 일산화탄소 등의 혼합기체(개질가스)가 생성된다.

또한, 원연료가 메탄올인 경우, 개질기(1006)에서는 주로 상술한 식 [1]에 나타내는 바와 같은 수증기 개질반응이 일어난다. 또, 화학반응식 [1]에 이어서 순차적으로 일어나는 다음식 [3]과 같은 반응에 의해서 일산화탄소가 미량으로 부생된다.

H₂ + CO₂ → H₂O + CO …[3]

생성된 개질가스는 발전 셀(1008)로 송출된다.

도 16은 본 실시형태에 있어서의 발전 셀의 모식도이다.

도 17은 발전 셀 스택의 일예를 나타내는 모식도이다.

발전 셀(1008)은 하우징(1080)에 수용되어 있고, 고체산화물 전해질(1081)과, 고체산화물 전해질(1081)의 양면에 형성된 연료극(1082)(애노드) 및 산소극(1083)(캐소드)과, 연료극(1082)에 접합해서 그 접합면에 유로(1086)를 형성한 애노드 집전극(1084)과, 산소극(1083)에 접합해서 그 접합면에 유로(1087)를 형성 한 캐소드 집전극(1085)을 구비한다.

또한, 캐소드 집전극(1085)만이 하우징(1080)과 접촉하고, 다른 산소극(1083), 고체산화물 전해질(1081), 연료극(1082), 애노드 집전극(1084)은 세라믹 등의 절연재(1088)에 의해 하우징(1080)으로부터 절연되어 있다.

고체산화물 전해질(1081)에는 지르코니아계의 (Zr₁ _- _xY_x)O₂ _-x/2(YSZ), 란타늄갈레이트계의 (La₁ _- _xSr_x)(Ga₁ _-y- _zMg_yCo_z)O₃ 등을, 연료극(1082)에는 La₀ _.84Sr₀ _.16MnO₃, La(Ni,Bi)O₃, (La, Sr)MnO₃, In₂O₃ + SnO₂, LaCoO₃ 등을, 산소극(1083)에는 Ni, Ni + YSZ 등을, 애노드 집전극(1084) 및 캐소드 집전극(1085)에는 LaCr(Mg)O₃, (La, Sr)CrO₃, NiAl + Al₂O₃ 등을, 각각 이용할 수 있다.

발전 셀(1008)은 전기히터겸 온도센서(1009a)나 촉매 연소기(1009)의 열에 의해 약 500∼1000℃정도로 가열되고, 후술하는 반응이 일어난다.

산소극(1083)에는 캐소드 집전극(1085)의 유로(1087)를 통해 공기가 보내진다.

산소극(1083)에서는 산소와 캐소드 출력전극(1021b)으로부터 공급되는 전자에 의해, 다음식 [4]에 나타내는 바와 같이 산소이온이 생성된다.

O₂ + 4e^- → 2O² ^-…[4]

고체산화물 전해질(1081)은 산소이온의 투과성을 갖고, 산소극(1083)에서 생성된 산소이온을 투과시켜 연료극(1082)에 도달시킨다.

연료극(1082)에는 애노드 집전극(1084)의 유로(1086)를 통해 개질기(1006)로부터 송출된 개질가스가 보내진다. 산소극(1083)에서는 고체산화물 전해질(1081)을 투과한 산소이온과 개질가스의 다음식 [5], [6]과 같은 반응이 일어난다.

H₂ + O² ^- → H₂O + 2e^- …[5]

CO + O² ^- → CO₂ + 2e^- …[6]

애노드 집전극(1084)은 애노드 출력전극(1021a)에 접속되어 있고, 캐소드 집전극(1085)은 후술하는 바와 같이 캐소드 출력전극(1021b)과 도통되어 있다. 애노드 출력전극(1021a), 캐소드 출력전극(1021b)은 DC/DC컨버터(1902)에 접속되어 있다. 이 때문에, 연료극(1082)에 있어서 생성되는 전자는 애노드 출력전극(1021a), DC/DC컨버터(1902) 등의 외부회로, 캐소드 출력전극(1021b)을 거쳐서, 후술하는 바와 같이 하우징(1080)으로부터 캐소드 집전극(1085)에 공급된다.

또한, 도 17에 나타내는 바와 같이, 애노드 집전극(1084), 연료극(1082), 고체산화물 전해질(1081), 산소극(1083), 캐소드 집전극(1085)으로 이루어지는 복수의 발전 셀(1008)을 직렬로 접속한 셀 스택(cell stack)(1850)으로 해도 좋다.

이 경우, 도 17에 나타내는 바와 같이, 직렬로 접속된 한쪽의 단부의 발전 셀(1008)의 애노드 집전극(1084)만을 애노드 출력전극(1021a)에, 다른쪽의 단부의 발전 셀(1008)의 캐소드 집전극(1085)만을 하우징(1080)에 맞닿게 한다.

DC/DC컨버터(1902)는 발전 셀(1008)에 의해 생성된 전기에너지를 적절한 전 압으로 변환한 후에 전자기기 본체(1901)에 공급한다. 또, DC/DC컨버터(1902)는 발전 셀(1008)에 의해 생성된 전기에너지를 2차 전지(1903)에 충전하고, 발전 셀(1008)이 동작하고 있지 않을 때에, 2차 전지(1903)에 축전된 전기에너지를 전자기기 본체(1901)로 공급한다.

애노드 집전극(1084)의 유로를 통과한 개질가스(오프가스)에는 미반응의 수소도 포함되어 있다. 오프가스는 촉매 연소기(1009)에 공급된다.

촉매 연소기(1009)에는 오프가스와 함께, 캐소드 집전극(1085)의 유로(1087)를 통과한 공기가 공급된다. 촉매 연소기(1009)의 내부에는 유로가 형성되고, 그 유로의 벽면에 Pt계의 촉매가 담지되어 있다.

촉매 연소기(1009)에는 전열재로 이루어지는 전기히터겸 온도센서(1009a)가 설치되어 있다. 전기히터겸 온도센서(1009a)의 전기저항값이 온도에 의존하므로, 이 전기히터겸 온도센서(1009a)가 촉매 연소기(1009)의 온도를 측정하는 온도센서로서도 기능한다.

오프가스와 공기의 혼합기체(연소가스)는 촉매 연소기(1009)의 유로를 흐르고, 전기히터겸 온도센서(1009a)에 의해 가열된다. 촉매 연소기(1009)의 유로를 흐르고 있는 연소가스 중 수소가 촉매에 의해 연소되고, 이것에 의해 연소열이 발생한다. 연소 후의 배기가스는 촉매 연소기(1009)로부터 단열 패키지(1010)의 외부로 방출된다.

이 촉매 연소기(1009)에서 발생한 연소열은 발전 셀(1008)의 온도를 고온(약 500∼1000℃정도)으로 유지하는데 이용된다. 그리고, 발전 셀(1008)의 열은 개질 기(1006), 기화기(1004)로 전도되고, 기화기(1004)에 있어서의 증발, 개질기(1006)에 있어서의 수증기 개질 반응에 이용된다.

다음에, 반응장치(1101)의 구체적인 구성에 대해 설명한다.

도 18은 본 실시형태에 있어서의 반응장치의 사시도이다.

도 19는 도 18의 ⅩⅨ 화살표도이다.

도 20은 본 실시형태에 있어서의 반응장치의 단열 패키지내의 내부 구조를 나타내는 투시도이다.

도 21은 도 20의 반응장치의 내부 구조를 하측에서 본 사시도이다.

도 22는 도 18의 ⅩⅩⅡ-ⅩⅩⅡ 화살표 단면도이다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 반응장치(1101)의 단열 패키지(1010)의 하나의 벽면을 기화기(1004)의 입구, 연결부(1005), 애노드 출력전극(1021a)이 관통하고, 동일한 벽면으로부터 캐소드 출력전극(1021b)이 돌출되어 있다.

도 20∼도 22에 나타내는 바와 같이, 반응장치(1101)의 단열 패키지(1010)내에는 기화기(1004) 및 연결부(1005), 개질기(1006), 연결부(1007), 연료전지부(1020)가 이 순서로 배열되어 있다. 또한, 연료전지부(1020)는 발전 셀(1008)을 수용하는 하우징(1080)과 촉매 연소기(1009)가 일체로 형성되어 이루어지고, 발전 셀(1008)의 연료극(1082)으로부터 오프가스가 촉매 연소기(1009)에 공급된다.

기화기(1004), 연결부(1005), 개질기(1006), 연결부(1007), 연료전지부(1020)의 발전 셀(1008)을 수납하는 하우징(1080) 및 촉매 연소기(1009), 단열 패키지(1010), 애노드 출력전극(1021a) 및 캐소드 출력전극(1021b)은 고온 내구성 과 적절한 열전도성이 있는 금속으로 이루어지고, 예를 들면 인코넬(inconel)783 등의 Ni계의 합금 인코넬을 이용하여 형성할 수 있다.

단열 패키지(1010)의 내벽면에는 복사방지막(1011)이, 기화기(1004), 연결부(1005), 개질기(1006), 연결부(1007), 연료전지부(1020)의 외벽면에는 복사방지막(1012)이 형성되어 있다. 복사방지막(1011, 1012)은 복사에 의한 전열을 방지하는 것으로서, 예를 들면 Au, Ag 등을 이용할 수 있다. 복사방지막(1011, 1012)은 적어도 한쪽을 설치하는 것이 바람직하고, 양쪽을 설치하는 것이 더욱 바람직하다.

기화기(1004)는 연결부(1005)와 함께 단열 패키지(1010)의 벽면을 관통하고 있으며, 연결부(1005)에 의해 기화기(1004)와 개질기(1006)가 접속되어 있다. 개질기(1006)와 연료전지부(1020)는 연결부(1007)에 의해 접속되어 있다.

도 20, 도 21에 나타내는 바와 같이, 기화기(1004), 연결부(1005), 개질기(1006), 연결부(1007), 연료전지부(1020)는 일체로 형성되어 있고, 연결부(1005), 개질기(1006), 연결부(1007), 연료전지부(1020)의 하면은 균일하게 형성되어 있다.

도 23은 본 실시형태의 반응장치에 있어서의 전자의 흐름방법을 나타내는 모식도이다.

도 23에 나타내는 바와 같이, 전자는 캐소드 출력전극(1021b)과 도통된 단열 패키지(1010), 연결부(1005) 및 기화기(1004), 개질기(1006), 연결부(1007), 연료전지부(1020)의 하우징(1080)을 거쳐 캐소드 집전극(1085)으로부터 산소극(1083)에 공급된다. 한편, 연료극(1082)에 있어서 생성되는 전자는 애노드 출력전극(1021a) 을 거쳐 외부로 출력된다.

캐소드 출력전극(1021b)은 그라운드(GND)에 접속되어 있고, 이 캐소드 출력전극(1021b)에 대한 애노드 출력전극(1021a)의 전위차(V_out)가 발전 셀(1008)의 출력전압으로 된다.

또한, 캐소드 출력전극(1021b)을 별도로 설치하고 않고, 단열 패키지(1010)나, 단열 패키지(1010)로부터 돌출된 기화기(1004)나 연결부(1005)를 그대로 캐소드측의 출력전극으로서 이용해도 좋다.

도 24는 본 실시형태의 반응장치에 있어서의 연결부, 개질기, 연료전지부의 하면도이다.

도 25는 도 24의 ⅩⅩⅤ-ⅩⅩⅤ 화살표 단면도이다.

또한, 도 24, 도 25에서는 애노드 출력전극(1021a) 및 캐소드 출력전극(1021b)을 생략하고 있다.

도 24, 도 25에 나타내는 바와 같이, 개질기(1006), 연료전지부(1020)의 하측의 바깥가장자리부에는 애노드 출력전극(1021a)이 배치되기 위한 오목부(1061, 1022)가 형성되어 있다.

또, 개질기(1006)의 연결부(1007)와 접속되는 개소는 연료전지부(1020)에 대향하는 면에 대해 후퇴하고 있다. 이 때문에, 연결부(1007)를 길게 하여 연료전지부(1020)로부터 개질기(1006)로의 열전도를 저감하면서, 연료전지부(1020)와 개질기(1006)의 거리를 짧게 하여 장치를 소형화할 수 있다.

도 24에 나타내는 바와 같이, 연결부(1005), 개질기(1006), 연결부(1007), 연료전지부(1020)의 하면에는 세라믹 등으로 절연처리가 실시된 후에 배선패턴(1013)이 형성되어 있다.

배선패턴(1013)은 기화기(1004)의 하부, 개질기(1006)의 하부, 연료전지부(1020)의 하부에 지그재그형상으로 형성되고, 각각 전기히터겸 온도센서(1004a, 1006a, 1009a)로 된다. 전기히터겸 온도센서(1004a, 1006a, 1009a)의 일단은 공통의 단자(1013a)에 접속되고, 타단은 독립된 3개의 단자(1013b, 1013c, 1013d)에 각각 접속되어 있다. 이들 4개의 단자(1013a, 1013b, 1013c, 1013d)는 연결부(1005)의 단열 패키지(1010)보다도 외측으로 되는 단부에 형성되어 있다.

또한, 연결부(1005)의 단열 패키지(1010)를 관통하는 부분에는 전기히터겸 온도센서(1004a, 1006a, 1009a)가 단열 패키지(1010)와 도통하지 않도록 절연처리가 실시되어 있다.

도 26은 도 24의 ⅩⅩⅥ-ⅩⅩⅥ 화살표 단면도이다.

도 27은 도 26의 ⅩⅩⅦ-ⅩⅩⅦ 화살표 단면도이다.

연결부(1005, 1007)에는 발전 셀(1008)의 산소극(1083)에 공급하는 공기의 공급유로(1051, 1071), 촉매 연소기(1009)로부터 배출되는 배기가스의 배출유로(1052a, 1052b, 1072a, 1072b)가 설치되어 있다. 또, 연결부(1005)에는 기화기(1004)로부터 개질기(1006)로 송출되는 기체연료의 공급유로(1053)가 설치되고, 연결부(1007)에는 개질기(1006)로부터 발전 셀(1008)의 연료극(1082)으로 송출되는 개질가스의 공급유로(1073)가 설치되어 있다.

또한, 도 25에 나타내는 바와 같이, 연결부(1007)의 내부에는 4개의 유로(1071, 1072a, 1072b, 1073)가 설치되어 있지만, 촉매 연소기(1009)에 공급되는 오프가스 및 공기에 대해, 촉매 연소기(1009)로부터 배출되는 배기가스의 유로직경을 충분히 크게 하기 위해, 이 중 2개를 촉매 연소기(1009)로부터의 배기가스의 유로(1072a, 1072b)로서 이용하고, 다른 2개를 발전 셀(1008)의 연료극(1082)으로의 개질가스의 공급유로(1073), 산소극(1083)으로의 공기의 공급유로(1071)로서 이용하고 있다.

애노드 출력전극(1021a)은 연료전지부(1020)의 연결부(1007)로부터 단열 패키지(1010)의 애노드 출력전극(1021a)이 관통하는 벽면과의 거리가 커지는 위치에 접속되고, 바람직하게는 연결부(1007)와는 반대측의 단부에 접속되어 인출되어 있다.

도 16, 도 17에 나타내는 바와 같이, 애노드 출력전극(1021a)은 애노드 집전극(1084)으로부터 하우징(1080)을 관통해서 인출되어 있다. 또한, 애노드 출력전극(1021a)과 하우징(1080)의 사이는 유리, 세라믹 등의 절연재(1089)로 밀봉되어 있다.

애노드 출력전극(1021a)은 연료전지부(1020) 및 개질기(1006)의 오목부(1061, 1022)를 따라 배치되고, 도 20, 도 21에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(1010)의 내벽면과 개질기(1006)의 사이의 공간에서 절곡되어(접어 구부러져) 있다. 이 절곡부분(1023)은 애노드 출력전극(1021a)의 변형에 의해 연료전지부(1020)와 단열 패키지(1010)의 사이의 응력완화구조로서의 역할을 한다.

애노드 출력전극(1021a)의 단부는 기화기(1004)의 입구, 연결부(1005)가 돌출된 단열 패키지(1010)의 벽면과 동일한 벽면으로부터 외부로 돌출되어 있다. 또한, 애노드 출력전극(1021a)과 단열 패키지(1010)의 사이는 도 19에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 프릿유리 등의 절연성 밀봉재(1014)에 의해 밀봉되어 있다.

도 28은 본 실시형태의 반응장치에 있어서의 정상 운전시의 단열 패키지내의 온도분포를 나타내는 모식도이다.

도 28에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 연료전지부(1020)를 약 800℃정도로 유지하면, 연료전지부(1020)로부터 연결부(1007)를 통해 개질기(1006)로, 개질기(1006)로부터 연결부(1005)를 통해 기화기(1004), 단열 패키지(1010)의 외부로 열이 이동한다. 그 결과, 개질기(1006)는 약 380℃정도, 기화기(1004)는 약 150℃정도로 유지된다.

또, 연료전지부(1020)의 열은 애노드 출력전극(1021a)을 통해서도 단열 패키지(1010)의 외부로 이동한다. 이 때문에, 연료전지장치(1001)를 기동한 후에는 온도상승에 의해 애노드 출력전극(1021a)이 신장한다.

도 29는 본 실시형태의 반응장치에 있어서의 온도상승에 의한 애노드 출력전극의 변형의 상태를 나타내는 시뮬레이션도이다.

애노드 출력전극(1021a)은 연료전지부(1020)의 온도상승에 의해 팽창하고, 도 29의 2점 쇄선으로 나타내는 형상에서 실선으로 나타내는 형상으로 변형된다.

이 때, 애노드 출력전극(1021a)의 절곡부분(1023)보다 연료전지부(1020)측의 부분(1024) 쪽이 온도가 높기 때문에, 더욱 크게 신장한다. 여기서, 애노드 출력전 극(1021a)은 일단이 연료전지부(1020)의 애노드 집전극(1084)에 접속되고, 타단이 단열 패키지(1010)의 기화기(1004)측의 벽면에 접합되어, 외부로 돌출하도록 구성되어 있기 때문에, 애노드 출력전극(1021a)은 이 신장에 의한 응력을 받는다. 그러나, 애노드 출력전극(1021a)은 절곡부분(1023)을 갖고 있기 때문에, 이 절곡부분(1023)에서 신장에 의한 변형을 흡수할 수 있기 때문에, 단열 패키지(1010)와 연료전지부(1020)의 사이에 작용하는 응력을 완화할 수 있다.

또, 기화기(1004), 연결부(1005), 개질기(1006), 연결부(1007), 하우징(1080)에 도체를 이용하고, 캐소드 집전극(1085)에 접속하는 출력전극을 대용함으로써, 캐소드 집전극(1085)과 접속되는 캐소드 출력전극을 생략할 수 있기 때문에, 전열경로를 줄이고, 연료전지부(1020)로부터 단열 패키지(1010)로 방출되는 열손실을 저감할 수 있다. 또한, 절곡부분(1023)을 설치함으로써 애노드 출력전극(1021a)에 의한 전열경로가 길어지기 때문에, 애노드 출력전극(1021a)을 거쳐 연료전지부(1020)로부터 단열 패키지(1010)로 방출되는 열손실을 더욱 저감할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 반응장치에 있어서의 단열 패키지의 내부 구조의 변형예에 대해 설명한다.

도 30, 도 31, 도 32는 본 실시형태의 반응장치에 있어서의 단열 패키지의 내부 구조의 변형예를 나타내는 사시도이다.

상기의 실시형태에 있어서는 단면형상이 사각형상인 애노드 출력전극(1021a)을 이용하는 구성으로 했지만, 예를 들면 도 30에 나타내는 바와 같이, 단면형상이 삼각형상인 애노드 출력전극(1025)을 이용해도 좋다. 또, 도 31에 나타내는 바와 같이, 단면형상이 원형형상인 애노드 출력전극(1026)을 이용해도 좋다.

또, 상기의 실시형태에 있어서는 도 20, 도 21에 나타내는 바와 같이, 응력완화구조로서의 절곡부분(1023)에 있어서, 애노드 출력전극(1021a)을 3개소 직각으로 굴곡시킨 형태로 하였지만, 도 30, 도 31에 나타내는 바와 같이, 절곡부분에 있어서의 굴곡 개소를 원호형상으로 하여 매끄럽게 구부리도록 해도 좋다. 이 경우, 응력이 굴곡 개소에 집중하는 것을 억제하여, 응력을 절곡부분 전체로 분산시키도록 할 수 있고, 응력에 의한 파손을 억제할 수 있다. 혹은 또, 도 32에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(1010)의 내벽면과 개질기(1006)의 사이의 공간에서 응력완화구조를 코일형상으로 형성한 애노드 출력전극(1027)을 이용하도록 해도 좋다.

또, 단열 패키지(1010)를 박형으로 하기 위해, 박형으로 한 기화기(1104), 개질기(1106), 연료전지부(1120)를 이용하는 경우에, 도 33에 나타내는 바와 같이, 지그재그형상의 절곡부분(1029)을 형성한 애노드 출력전극(1028)을 이용하도록 해도 좋다.

도 1은 본 발명의 반응장치의 제 1 실시형태에 관한 마이크로 리액터 모듈(반응장치) 및 마이크로 리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도,

도 2는 제 1 실시형태의 마이크로 리액터 모듈을 기능마다 나눈 경우의 개략 측면도,

도 3은 제 1 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방을 나타내는 평면도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 화살표 단면도,

도 5는 제 1 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방의 제 1 변형예를 나타내는 평면도,

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 화살표 단면도,

도 7은 제 1 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방의 제 2 변형예를 나타내는 평면도,

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 화살표 단면도,

도 9는 제 1 실시형태의 마이크로 리액터 모듈의 하면에 있어서의 전열선과 관재의 접합부 근방의 제 3 변형예를 나타내는 평면도,

도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 화살표 단면도,

도 11은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈을 구비하는 발전유닛의 일예를 나타내는 사시도,

도 12는 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈의 발전유닛에의 조 립부분의 배선구조의 제 1 예를 나타내는 단면도,

도 13은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로 리액터 모듈의 발전유닛에의 조립부분의 배선구조의 제 2 예를 나타내는 단면도,

도 14는 발전유닛을 전원으로서 이용하는 전자기기의 일예를 나타내는 사시도,

도 15는 본 발명에 관한 반응장치의 제 2 실시형태를 적용한 전자기기의 구성을 나타내는 블럭도,

도 16은 제 2 실시형태에 있어서의 발전 셀의 모식도,

도 17은 발전 셀 스택의 일예를 나타내는 모식도,

도 18은 제 2 실시형태에 있어서의 반응장치의 사시도,

도 19는 도 18의 ⅩⅨ 화살표도,

도 20은 제 2 실시형태에 있어서의 반응장치의 단열 패키지내의 내부 구조를 나타내는 투시도,

도 21은 도 20의 반응장치의 내부 구조를 하측에서 본 사시도,

도 22는 도 18의 ⅩⅩⅡ-ⅩⅩⅡ 화살표 단면도,

도 23은 제 2 실시형태의 반응장치에 있어서의 전자의 흐름방법을 나타내는 모식도,

도 24는 제 2 실시형태의 반응장치에 있어서의 연결부, 개질기, 연료전지부의 하면도,

도 25는 도 24의 ⅩⅩⅤ-ⅩⅩⅤ 화살표 단면도,

도 26은 도 24의 ⅩⅩⅣ-ⅩⅩⅣ 화살표 단면도,

도 27은 도 26의 ⅩⅩⅦ-ⅩⅩⅦ 화살표 단면도,

도 28은 제 2 실시형태의 반응장치에 있어서의 정상 운전시의 단열 패키지내의 온도분포를 나타내는 모식도,

도 29는 제 2 실시형태의 반응장치에 있어서의 온도상승에 의한 애노드 출력 전극의 변형 상태를 나타내는 시뮬레이션도,

도 30, 도 31, 도 32는 제 2 실시형태의 반응장치에 있어서의 단열 패키지의 내부 구조의 변형예를 나타내는 사시도.

Claims

반응물이 공급되고 소정의 온도로 설정되어 반응을 일으키는 반응부와,

상기 반응부에 설치된 복수의 전극과,

단열용 공간을 통해 상기 반응부를 내부에 수용하는 단열용기와,

도체로 이루어지고, 일단이 상기 반응부에 접속되며 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되고, 상기 반응부로의 반응물의 공급을 실행하는 동시에, 해당 반응부로부터 반응 생성물의 배출을 실행하는 급배부를 구비하고,

상기 복수의 전극의 적어도 하나는 상기 급배부에 전기적으로 접속되며,

상기 급배부와 상기 단열용기의 벽면은 전기적으로 절연되며,

상기 급배부는 완전히 상기 단열용기의 동일 벽면을 관통하여 외부로 인출되며,

상기 반응부는 상기 단열용기의 벽면으로부터 이격되어 상기 급배부가 관통하는 상기 단열용기의 동일 벽면에서만 유지되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

상기 급배부는 도체로 이루어지는 복수의 관재를 갖고,

상기 복수의 전극의 적어도 한쪽은 상기 복수의 관재의 적어도 1개에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응부는 해당 반응부를 가열하여 상기 소정의 온도로 설정하기 위한 가열부를 추가로 구비하고,

상기 가열부는 전력의 공급을 받아 발열하는 전열선을 가지며,

상기 전열선의 양단부는 상기 복수의 전극을 이루고,

상기 전열선의 양단부의 적어도 한쪽은 상기 급배부에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 3 항에 있어서,

상기 전열선은 금속 박막인 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 3 항에 있어서,

한면 위에 상기 반응부가 설치되는 기판을 추가로 구비하고,

상기 급배부는 도체로 이루어지는 복수의 관재를 가지며,

상기 복수의 관재 및 상기 전열선은 상기 기판의 다른 면위에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 5 항에 있어서,

상기 기판은 도전성을 갖고,

상기 복수의 관재 및 상기 전열선은 상기 기판의 다른 면위에 절연막을 통해 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 5 항에 있어서,

상기 복수의 관재는 상기 기판의 다른 면 위에 도전성을 갖는 접착부재를 통 해 접속되고,

상기 접착부재와 상기 가열부의 전열선의 적어도 일단부가 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 7 항에 있어서,

상기 접착부재는 금속 도금층인 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 5 항에 있어서,

상기 복수의 관재는 상기 기판의 다른 면위에 도전성을 갖는 접착부재를 통해 접속되고,

상기 접착부재의 일단부와 상기 가열부의 전열선의 적어도 일단부가 접속부재를 통해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 9 항에 있어서,

상기 접속부재는 도전성의 와이어인 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 9 항에 있어서,

상기 접속부재는 땜납재인 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응부는,

상기 가열부에 의해 제 1 온도로 설정되고, 반응물의 반응을 일으키는 제 1 반응부와,

상기 가열부에 의해 상기 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 설정되고, 반응물의 반응을 일으키는 제 2 반응부와,

상기 제 1 반응부와 상기 제 2 반응부의 사이에 가설되어, 상기 제 1 반응부와 상기 제 2 반응부의 사이에서 반응물 및 반응에 의해 생성되는 반응 생성물을 보내는 연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 12 항에 있어서,

상기 급배부는 상기 제 2 반응부에 접속되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 12 항에 있어서,

상기 제 1 반응부는 제 1 반응물이 공급되어 제 1 반응 생성물을 생성하고,

상기 제 2 반응부는 상기 제 1 반응 생성물이 공급되어 제 2 반응 생성물을 생성하고,

상기 제 1 반응물은 물과 조성에 수소를 포함하는 액체연료가 기화된 혼합기이고,

상기 제 1 반응부는 상기 제 1 반응물의 개질반응을 일으키는 개질기이며,

상기 제 1 반응 생성물은 수소와 일산화탄소를 포함하고,

상기 제 2 반응부는 상기 제 1 반응 생성물에 포함되는 일산화탄소를 제거하는 일산화탄소 제거기인 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 1 항에 있어서,

상기 반응부는 상기 복수의 전극을 이루는 플러스극과 마이너스극의 2개의 전극을 갖고 소정의 온도로 설정되며 반응물의 전기화학반응에 의해 상기 각 전극으로부터 전력을 꺼내는 발전 셀을 갖고,

상기 2개의 전극의 한쪽은 상기 급배부에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 15 항에 있어서,

상기 발전 셀에는 고체산화물형 전해질이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 15 항에 있어서,

상기 반응부는 상기 발전 셀로부터 배출되는 미반응의 연료가스를 연소하여, 상기 발전 셀을 가열하는 연소기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 15 항에 있어서,

상기 발전 셀은 제 1 반응 생성물을 반응물로 하여 전기화학반응을 일으키며,

상기 제 1 반응물은 물과 조성에 수소를 포함하는 액체연료를 포함하는 원연료가 기화된 혼합기이고,

상기 제 1 반응 생성물은 수소와 일산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 18 항에 있어서,

상기 개질기는 상기 발전 셀로부터 전파하는 열에 의해 상기 개질반응을 실행하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 18 항에 있어서,

상기 급배부는 상기 단열용기와 상기 개질기의 사이를 연결하는 제 1 연결부와, 상기 개질기와 상기 발전 셀의 사이를 연결하는 제 2 연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 20 항에 있어서,

상기 반응부는 상기 원연료가 공급되고, 상기 개질기로부터 전파하는 열에 의해 상기 원연료를 기화시켜 상기 혼합기를 생성하고 상기 개질기로 공급하는 기화기를 추가로 갖고,

해당 기화기는 상기 제 1 연결부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 15 항에 있어서,

일단이 상기 발전 셀의 다른쪽의 전극에 접속되고, 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되는 출력전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 22 항에 있어서,

상기 출력전극은 단면형상이 사각형, 삼각형, 원형 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 22 항에 있어서,

상기 출력전극은 복수의 굴곡 개소를 구비한 응력완화구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 24 항에 있어서,

상기 응력완화구조는 상기 단열용기의 상기 출력전극이 인출되는 상기 벽면 과 상기 개질기의 사이의 상기 단열용 공간내에 설치되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 24 항에 있어서,

상기 출력전극은 상기 응력완화구조의 상기 굴곡개소에 있어서, 직각형상, 원호형상, 지그재그형상의 어느 하나의 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
플러스극과 마이너스극의 2개의 전극을 갖고 소정의 온도로 설정되며 반응물의 전기화학반응에 의해 상기 각 전극으로부터 전력을 꺼내는 발전 셀을 갖는 반응부와,

단열용 공간을 통해 상기 반응부를 내부에 수용하는 단열용기와,

도체로 이루어지고, 일단이 상기 반응부에 접속되며 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되고 상기 단열용기와 상기 반응부의 사이를 연결하여, 상기 반응부로의 상기 반응물의 공급과 해당 반응부로부터 반응 생성물의 배출을 실행하는 급배부를 구비하고,

상기 발전 셀에 있어서의 상기 2개의 전극의 한쪽은 상기 급배부에 전기적으로 접속되며,

상기 급배부와 상기 단열용기의 벽면은 전기적으로 절연되며,

상기 급배부는 완전히 상기 단열용기의 동일 벽면을 관통하여 외부로 인출되며,

상기 반응부는 상기 단열용기의 벽면으로부터 이격되어 상기 급배부가 관통하는 상기 단열용기의 동일 벽면에서만 유지되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 27 항에 있어서,

상기 발전 셀에는 고체산화물형 전해질이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 27 항에 있어서,

상기 반응부는 일단이 상기 발전 셀의 다른쪽의 전극에 접속되고, 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되는 출력전극과, 상기 발전 셀을 수용하고 상기 출력전극이 관통하는 하우징을 추가로 구비하고,

상기 출력전극과 상기 하우징은 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 27 항에 있어서,

상기 반응부는 일단이 상기 발전 셀의 다른쪽의 전극에 접속되고, 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되는 출력전극을 추가로 구비하고,

상기 단열용기의 상기 다른쪽의 출력전극이 인출되는 상기 벽면으로부터 상기 출력전극의 일단이 접속되는 상기 발전 셀의 상기 다른쪽의 전극까지의 거리는 상기 단열용기의 상기 출력전극이 인출되는 상기 벽면으로부터 상기 발전 셀의 상기 한쪽의 전극까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 27 항에 있어서,

상기 반응부는 일단이 상기 발전 셀의 다른쪽의 전극에 접속되고 타단이 상 기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되는 출력전극과, 제 1 반응물이 공급되어 개질반응을 일으켜 제 1 반응 생성물을 생성하는 개질기를 추가로 갖고,

상기 발전 셀은 제 1 반응 생성물을 반응물로 하여 전기화학반응을 일으키고,

상기 제 1 반응물은 물과 조성에 수소를 포함하는 액체연료를 포함하는 원연료가 기화된 혼합기이고,

상기 제 1 반응 생성물은 수소와 일산화탄소를 포함하고,

상기 급배부는 상기 단열용기와 상기 개질기의 사이를 연결하는 제 1 연결부와, 상기 개질기와 상기 발전 셀의 사이를 연결하는 제 2 연결부를 구비하고,

상기 단열용기의 상기 출력전극이 인출되는 상기 벽면으로부터 상기 출력전극의 일단이 접속되는 상기 발전 셀의 상기 다른쪽의 전극까지의 거리는 해당 벽면으로부터 상기 제 2 연결부까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 31 항에 있어서,

상기 반응부는 상기 원연료가 공급되고, 상기 개질기로부터 전파하는 열에 의해 기화시켜 상기 혼합기를 생성하고 상기 개질기에 공급하는 기화기를 추가로 갖고,

해당 기화기는 상기 제 1 연결부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 27 항에 있어서,

상기 반응부는 상기 발전 셀로부터 배출되는 미반응의 연료가스를 연소하여 상기 발전 셀을 가열하는 연소기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
반응물이 공급되고 소정의 온도로 설정되어 반응을 일으키는 반응부와, 상기 반응부에 설치된 복수의 전극과, 단열용 공간을 통해 상기 반응부를 내부에 수용하는 단열용기와, 도체로 이루어지고 일단이 상기 반응부에 접속되며 타단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되고 상기 단열용기와 상기 반응부의 사이를 연결하여, 상기 반응부로의 상기 반응물의 공급과 해당 반응부로부터 반응 생성물의 배출을 실행하는 동시에, 상기 반응부의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속되는 급배부와, 반응물의 전기화학반응에 의해 전력을 꺼내는 발전 셀을 구비하고, 상기 복수의 전극의 적어도 하나는 상기 급배부에 전기적으로 접속되며, 상기 급배부와 상기 단열용기의 벽면은 전기적으로 절연되며, 상기 급배부는 완전히 상기 단열용기의 동일 벽면을 관통하여 외부로 인출되며, 상기 반응부는 상기 단열용기의 벽면으로부터 이격되어 상기 급배부가 관통하는 상기 단열용기의 동일 벽면에서만 유지되는 반응장치와,

상기 발전 셀로부터 꺼내지는 전력에 의해 구동되는 부하를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제 34 항에 있어서,

상기 발전 셀은 상기 반응부내에 설치되고, 플러스극과 마이너스극의 2개의 전극을 갖고 해당 각 전극으로부터 전력이 꺼내지고,

상기 발전 셀의 상기 2개의 전극의 한쪽은 상기 급배부에 전기적으로 접속되 어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
청구항 36은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 35 항에 있어서,

상기 발전 셀에는 고체산화물형 전해질이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
청구항 37은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 35 항에 있어서,

상기 반응장치에 있어서의 상기 반응부는 제 1 반응물이 공급되어 개질반응을 일으키고, 제 1 반응 생성물을 생성하는 개질기를 추가로 갖고,

상기 발전 셀은 제 1 반응 생성물을 반응물로 하여 전기화학반응을 일으키고,

상기 제 1 반응물은 물과 조성에 수소를 포함하는 액체연료를 포함하는 원연료가 기화된 혼합기이고,

상기 제 1 반응 생성물은 수소와 일산화탄소를 포함하고,

상기 급배부는 상기 단열용기와 상기 개질기의 사이를 연결하는 제 1 연결부와, 상기 개질기와 상기 발전 셀의 사이를 연결하는 제 2 연결부를 구비하고,

상기 단열용기의 상기 출력전극이 인출되는 상기 벽면으로부터 상기 출력전극의 일단이 접속되는 상기 발전 셀의 상기 다른쪽의 전극까지의 거리는 해당 벽면으로부터 상기 제 2 연결부까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 전자기기.
청구항 38은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

상기 반응부는 물과 조성에 수소를 포함하는 액체연료가 공급되고, 상기 개질기로부터 전파하는 열에 의해 기화시켜 상기 혼합기를 생성하고 상기 개질기로 공급하는 기화기를 추가로 갖고,

해당 기화기는 상기 제 1 연결부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
청구항 39은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 35 항에 있어서,

상기 반응부는 상기 발전 셀로부터 배출되는 미반응의 연료가스를 연소하여 상기 발전 셀을 가열하는 연소기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.