KR101126876B1 - 반응장치 - Google Patents

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Abstract

반응물이 공급되어 반응물의 반응을 일으키는 반응부를 구비하는 리액터와, 반응부에 설치되는 1개 또는 복수의 단자부와, 전기적으로 도전성 재료를 갖고, 그의 일단이 리액터의 단자부의 어느 하나에 접속되는 1개 또는 복수의 도전성 부품을 구비하고, 도전성 부품의 적어도 1개는 그의 내부에 설치된 유로를 갖고, 반응물의 적어도 일부는 유로를 통해 상기 리액터에 공급되는 반응장치를 구비한다.
그 결과, 리액터로부터의 전열에 인해 전기적 도전성 부품의 타단의 온도 상승을 억제하고,전기적인 도전성 부품을 통한 리액터의 열 손실을 줄일 수 있다.
리액터, 유로, 도전성 부품, SOFC, 전해질

Description

반응장치{REACTING APPARATUS}
본 발명은 반응물이 공급되어 반응물의 반응이 일어나는 반응장치에 관한 것이다.
근래, 연료 전지는 고에너지 변환효율을 갖는 청정한 전원으로서 주목받고 있으며, 연료전지가 공급된 탈것, 가정전기 등에 널리 적용되고 있다. 전원으로서의 연료전지는 전력소비의 증가로 인해 사이즈 축소의 연구 개발이 급속히 진행되고 있는 휴대전화기 및 랩톱 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기로의 사용도 고려하고 있다.
연료전지는 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전력을 출력하는 발전 셀을 구비한다. 연료 전지의 연구 개발은 차세대의 주류인 전원 시스템으로서 널리 실행되고 있다. 특히, 고온 작동을 위해 고체 산화물형 연료 전지(이하, SOFC라 함)는 발전 효율이 높기 때문에, SOFC의 개발이 진행되고 있다. SOFC는 고체 산화물형 전해질의 한쪽 면에 연료극이 형성되고, 다른쪽 면에 산소극이 형성된 발전 셀을 구비한다.
SOFC에서는 발전 셀의 동작 온도가 높기 때문에, 발전 셀에 접속되어 있는 애노드 출력 전극 및 캐소드 출력 전극에 발전 셀의 열이 전파되어, 이 애노드 출력 전극 및 캐소드 출력 전극의 온도가 상승한다. 이 때문에, 전자 기기에 SOFC를 실장하는 것은 곤란하다. 또한, 이 출력 전극의 열이 발전 셀을 수용하는 단열용기에 전달되고, 단열용기의 온도가 상승하여, 결과적으로 열 손실이 증가할 가능성이 있다.
본 발명은 상기 상황을 고려해서 이루어진 것이며, 공급된 반응물의 반응을 일으키는 리액터를 구비하는 반응장치에 있어서, 리액터로부터의 전열에 인해 리액터에 접속된 전기적인 도전성 부품의 온도 상승을 억제하여, 전자기기에 반응장치를 용이하게 실장하고, 전기적인 도전성 부품을 통한 열 손실을 감소하는 이점을 갖는다.
상기 이점 중의 어느 하나를 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 반응장치는 반응물이 공급되어 반응물의 반응을 일으키는 반응부를 구비하는 리액터와, 상기 반응부에 설치되는 1개 또는 복수의 단자부와, 전기적으로 도전성 재료를 갖고, 그의 일단이 상기 리액터의 단자부의 어느 하나에 접속되는 1개 또는 복수의 도전성 부품을 구비하고, 상기 도전성 부품의 적어도 1개는 그의 내부에 설치된 유로를 갖고, 상기 반응물의 적어도 일부는 상기 유로를 통해 상기 리액터에 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 이점 중의 어느 하나를 달성하기 위해, 본 발명의 제 2 반응장치는 내부 압력이 대기압보다 낮은 단열 용기와, 상기 단열용기에 수용되고, 반응물이 공급되어 반응물의 반응을 일으키는 반응부를 구비하는 리액터와, 상기 반응부에 설치되는 1개 또는 복수의 단자부와, 전기적으로 도전성의 재료를 구비하는 1개 또는 복수의 도전성 부품을 포함하고, 상기 도전성 부품의 일단은 상기 리액터의 단자부 중의 어느 하나에 접속되고, 타단은 상기 단열용기의 벽면으로부터 외부로 인출되며, 상기 도전성 부품의 적어도 하나는 그의 내부에 설치된 유로를 갖고, 상기 반응물의 적어도 일부는 상기 유로를 통해 상기 리액터에 공급되는 것을 특징으로 한다.
삭제
도 1은 제 1 실시예의 반응장치에 장착된 전자기기를 나타내는 블럭도.
도 2는 발전 셀을 나타내는 모식도.
도 3은 발전 셀 스택의 예를 나타내는 모식도.
도 4는 이 실시예의 단열 패키지를 나타내는 사시도.
도 5는 이 실시예의 단열 패키지의 내부 구조를 나타내는 사시도.
도 6은 도 5의 단열 패키지의 내부 구조를 아래쪽에서 본 사시도.
도 7은 도 4의 Ⅶ-Ⅶ 화살표를 따른 단면도.
도 8은 연결부, 개질기, 연결부 및 연료 전지부의 하면도.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 화살표를 따른 단면도.
도 10은 도 9의 X-X 화살표를 따른 단면도.
도 11은 애노드 출력 전극, 캐소드 출력 전극 및 발전 셀만의 구조를 나타내는 사시도.
도 12는 도 11의 XII-XII 화살표를 따른 단면도.
도 13은 정상 운전시의 단열 패키지 내부의 온도 분포를 나타내는 모식도.
도 14는 단열 패키지의 내부 구조의 제 1 변형예를 나타내는 사시도.
도 15는 도 14의 단열 패키지의 내부 구조를 아래쪽에서 본 사시도.
도 16은 단열 패키지의 내부 구조의 제 2 변형예를 나타내는 사시도.
도 17은 단열 패키지의 내부 구조의 제 3 변형예를 나타내는 사시도.
도 18은 본 발명의 제 2 실시예의 단열 패키지의 내부 구조를 나타내는 사시도,
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 제 3 실시예의 단열 패키지의 내부 구조를 나타내는 사시도.
본 발명과 상술한 목적, 특징 및 효과는 첨부 도면과 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
이 실시예의 개질장치와 그것을 구비하는 전자기기는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에 설명하는 실시예에는 본 발명을 실시하기 위해 각종 기술적으로 바람직한 한정이 부가되어 있지만, 본 발명의 범위는 이 실시예 및 예시되는 예에 한정되는 것은 아니다.
[제 1 실시예]
우선, 본 발명의 제 1 실시예의 반응장치와 그것을 구비하는 전자기기에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 반응장치에 장착된 전자기기를 나타내는 블록도이다.
이 전자기기(100)는 랩톱 컴퓨터, PDA, 전자수첩, 디지털카메라, 휴대전화기, 손목시계, 레지스터, 프로젝터 등의 휴대형 전자기기이다.
전자기기(100)는 전자기기 본체(901), DC/DC 컨버터(902), 2차 전지(903) 등과 반응장치(1)를 구비한다.
전자기기 본체(901)는 DC/DC 컨버터(902) 또는 2차 전지(903)로부터 공급된 전력에 의해 구동된다. DC/DC 컨버터(902)는 반응장치(1)에 의해 생성된 전기 에너지를 적절한 전압으로 변환하고, 그 후에 전자기기 본체(901)에 에너지를 공급한다. 또, DC/DC 컨버터(902)는 또한 반응장치(1)에서 생성된 전기 에너지를 2차 전지(903)로 충전하고, 반응장치(1)가 동작하지 않을 때에, 2차 전지(903)에 충전된 전기 에너지를 전자기기 본체(901)에 공급한다.
이 실시예의 반응장치(1)는 연료 용기(2), 펌프(3), 단열 패키지(10) 등을 구비한다. 반응장치(1)의 연료 용기(2)는 예를 들면, 전자기기(100)에 제거 가능하게 설치되고, 펌프(3)와 단열 패키지(10)는 예를 들면, 전자기기(100)의 본체에 내장되어 있다.
연료 용기(2)에는 액체의 원(raw) 연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸 에테르)와 물의 혼합액이 저장되어 있다. 또한, 액체의 원 연료와 물은 별개의 용기에 저장해도 좋다.
펌프(3)는 연료용기(2)내의 혼합액을 인출하고, 혼합액을 단열 패키지(10)의 기화기(4)에 보낸다.
단열 패키지(10)내에는 기화기(4), 개질기(6), 발전 셀(8), 및 촉매 연소기(9)가 설치되어 있다. 단열 패키지(10)의 내부 공간의 압력은 대기압보다 낮은 진공압(예를 들면, 10㎩ 이하)으로 유지되어 있다.
기화기(4), 개질기(6), 촉매 연소기(9)에는 각각 전기히터겸 온도 센서(4a, 6a, 9a)가 설치되어 있다. 전기히터겸 온도 센서(4a, 6a, 9a)의 전기 저항값이 온도에 의존하므로, 이들 전기히터겸 온도 센서(4a, 6a, 9a)가 기화기(4), 개질기(6), 촉매 연소기(9)의 온도를 측정하는 온도 센서로서 기능한다.
펌프(3)로부터 기화기(4)에 보내진 혼합액은 전기히터겸 온도 센서(4a)의 열 또는 촉매 연소기(9)로부터 전파한 열에 의해 약 110℃～160℃로 가열되고 기화된다. 기화기(4)에서 기화된 혼합 기체는 개질기(6)로 보내진다.
개질기(6)의 내부에는 유로가 형성되고, 유로의 벽면에 촉매가 담지(擔持)되어 있다. 기화기(4)로부터 개질기(6)로 보내지는 혼합 기체는 개질기(6)의 유로를 통해 흐르고, 전기히터겸 온도 센서(6a)의 열, 발전 셀(8)로부터의 반응열 또는 촉매 연소기(9)로부터의 열에 의해 약 300℃～400℃로 가열되고, 촉매에 의해 개질 반응을 일으킨다. 원 연료와 물의 개질 반응은 연료로서 기능하는 수소, 이산화탄소와, 부생성물인 미량의 일산화탄소를 포함하는 혼합 기체(개질 가스)를 생성한다. 또한, 원 연료가 메탄올인 경우, 개질기(6)에서는 주로 다음식(1)에 나타내는 수증기 개질 반응이 일어난다.
CH3OH+H2O→3H2+CO2…(1)
화학 반응식(1)의 반응에 계속해서 일어나는 다음 식(2)에 나타내는 바와 같이 미량의 일산화탄소가 부생성물로서 생성된다.
H2+CO2→H2O+CO…(2)
화학반응식 (1), (2)에 의해 생성된 기체(개질 가스)는 발전 셀(8)로 보내진다.
도 2는 발전 셀(8)의 모식도이다.
도 3은 발전 셀 스택의 예를 나타내는 모식도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 발전 셀(8)은 고체 산화물형 전해질(81), 고체 산화물형 전해질(81)의 양면에 형성된 연료극(82)(애노드) 및 산소극(83)(캐소드), 연료극(82)에 접합되고 그 접합면을 향해 형성된 유로(86)를 갖는 애노드 집전 극(84)과, 산소극(83)에 접합되고 그 접합면을 향해 형성된 유로(87)를 갖는 캐소드 집전극(85)을 구비한다. 또, 발전 셀(8)은 박스형상의 케이스(90)내에 수용되어 있다.
애노드 집전극(84)은 정의 출력단자(91a)와, 이 정의 출력단자(91a)에 접속된 전기적으로 도전성의 재료를 갖는 애노드 출력전극(전기적인 도전성 부품)(21a)의 일단을 갖는다. 캐소드 집전극(85)은 부의 출력단자(91b)와, 이 부의 출력단자(91b)에 접속된 전기적으로 도전성의 재료를 갖는 캐소드 출력전극(전기적인 도전성 부품)(21b)의 일단을 갖는다. 애노드 출력전극(21a) 및 캐소드 출력전극(21b)의 타단은 박스형상의 케이스(90)를 통해 관통하고, 외부로 인출되어 있다. 후술하는 바와 같이, 박스형상의 케이스(90)는 예를 들면 Ni계 합금으로 형성되고, 애노드 출력전극(21a) 및 캐소드 출력전극(21b)의 타단은 유리와 세라믹스 등의 절연재에 의해 박스형상의 케이스(90)로부터 절연되어 인출된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 애노드 출력전극(21a) 및 캐소드 출력전극(21b)은 예를 들면 DC/DC 컨버터(902)에 접속되어 있다.
고체 산화물형 전해질(81)로서 산화 지르코늄계의 (Zr1 - xYx)O2 -x/2(YSZ), 란타늄 갈레이트계의 (La1 - xSrx)(Ga1 -y- zMgyCoz)O3 등을, 연료극(82)으로서 La0 .84Sr0 .16MnO3, La(Ni,Bi)O3, (La,Sr)MnO3, In2O3+SnO2, LaCoO3 등을, 산소극(83)으로서 Ni, Ni+YSZ 등을, 애노드 집전극(84) 및 캐소드 집전극(85)으로서 LaCr(Mg)O3, (La,Sr)CrO3, NiAl+Al2O3 등을 각각 이용할 수 있다.
발전 셀(8)은 전기히터겸 온도 센서(9a) 또는 촉매 연소기(9)로부터의 열에 의해 약 500℃～1000℃로 가열되고 후술하는 반응이 일어난다.
산소극(83)에는 캐소드 집전극(85)의 유로(87)를 거쳐서 공기(산소; 산화제)가 보내진다. 산소극(83)에서는 산소와 캐소드 출력 전극(21b)으로부터 공급되는 전자에 의해, 다음 식(3)에 나타내는 바와 같이 산소 이온이 생성된다.
O2+4e-→2O2 -…(3)
고체 산화물형 전해질(81)은 산소 이온을 투과할 수 있으며, 화학반응식(3)에 나타내는 바와 같이 산소극(83)에서 생성된 산소 이온을 연료극(82)에 투과시킨다.
연료극(82)에는 애노드 집전극(84)의 유로(86)를 거쳐서 개질기(6)로부터 배출된 개질 가스가 보내진다. 산소극(83)에 있어서는 고체 산화물형 전해질(81)을 거쳐서 투과한 산소 이온과 개질 가스의 사이에 다음 식(4), (5)에 나타내는 반응이 일어난다.
H2+O2 -→H2O+2e-…(4)
CO+O2 -→CO2+2e-…(5)
화학반응식(4), (5)에 나타내는 바와 같이 방출되는 전자는 연료극(82), 애노드 출력 전극(21a), DC/DC 컨버터(902) 등의 외부 회로를 거쳐서 흐르고, 캐소드 출력 전극(21b)으로부터 산소극(83)에 공급된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 애노드 집전극(84), 연료극(82), 고체 산화물형 전해질(81), 산소극(83), 및 캐소드 집전극(85)를 구비하는 복수의 발전 셀(8)을 직렬로 접속하여 셀 스택(80)을 형성해도 좋다. 이 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 발전 셀에 직렬로 접속된 일단이 발전 셀(8)의 애노드 집전극(84)을 애노드 출력 전극(21a)에 접속하고, 발전 셀에 직렬로 접속된 타단의 발전 셀(8)의 캐소드 집전극(85)을 캐소드 출력 전극(21b)에 접속한다. 이 셀 스택(80)은 박스형상의 케이스(90)내에 수용된다.
애노드 집전극(84)의 유로를 통해 흐르는 개질 가스(오프 가스)에는 미반응의 수소가 포함되어 있다. 오프 가스는 촉매 연소기(9)에 공급된다.
촉매 연소기(9)에는 오프 가스와, 캐소드 집전극(85)의 유로(87)를 통해 흐르는 공기가 공급된다. 촉매 연소기(9)의 내부에는 유로가 형성되고, 그 유로의 벽면에 Pt계의 촉매가 담지되어 있다.
촉매 연소기(9)에는 전열재를 구비하는 전기히터겸 온도 센서(9a)가 설치되어 있다. 전기히터겸 온도 센서(9a)의 전기 저항값은 온도에 의존하므로, 이 전기히터겸 온도 센서(9a)는 또한 촉매 연소기(9)의 온도를 측정하는 온도 센서로서 기능한다.
오프 가스와 공기의 혼합 기체(연소 가스)는 촉매 연소기(9)의 유로를 통해 흐르고, 전기히터겸 온도 센서(9a)에 의해 가열된다. 촉매 연소기(9)의 유로를 통해 흐르고 있는 연소 가스 중, 촉매에 의해 수소는 연소되고, 연소열이 생성된다. 연소 후의 배기가스는 촉매 연소기(9)로부터 단열 패키지(10)의 외부로 방출된다.
이 촉매 연소기(9)로부터 발생된 연소열은 발전 셀(8)의 온도를 고온(약 500℃～1000℃)으로 유지하는데 이용된다. 그리고, 발전 셀(8)의 열은 개질기(6), 기화기(4)로 전달되고, 기화기(4)에서의 증발, 개질기(6)에서의 수증기 개질 반응에 이용된다.
다음에, 단열 패키지(10)의 구체적인 구성에 대해 설명한다.
도 4는 이 실시예의 단열 패키지의 사시도이다.
도 5는 이 실시예의 단열 패키지의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 단열 패키지의 내부 구조를 아래쪽에서 본 사시도이다.
도 7은 도 4의 Ⅶ-Ⅶ 화살표를 다른 단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(10)의 1개의 벽면으로부터, 연결부(5), 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)이 돌출되어 있다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(10)의 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 관통 부분은 절연재(10a, 10b)에 의해 절연되어 있다.
도 5～도 7에 나타내는 바와 같이, 이 실시예의 단열 패키지(10)내에는 기화기(4) 및 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7) 및, 연료 전지부(20)가 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 연료 전지부(20)는 일체로 형성된, 발전 셀(8)을 수용하는 박스형상의 케이스(90)와 촉매 연소기(9)를 포함하며, 발전 셀(8)의 연료극(82)으로부터 오프 가스가 촉매 연소기(9)에 공급된다.
기화기(4), 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7), 연료 전지부(20)의 발전 셀(8)을 저장하는 박스형상의 케이스(90) 및, 촉매 연소기(9), 애노드 출력 전극(21a), 캐소드 출력 전극(21b)은 고온 내구성과 적절한 열전도성을 갖는 금속을 포함하고, 예를 들면 인코넬(inconel) 783 등의 Ni계 합금을 이용할 수 있다. 특히, 연료 전지부(20)의 애노드 집전극(84) 및 캐소드 집전극(85)에 접속되고 박스형상의 케이스(90)로부터 인출된 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)이, 발전 셀(8)의 온도 상승의 열팽창율의 차이에 의한 응력을 받는 것에 의한 데미지를 방지하기 위해, 적어도 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)은 박스 형상의 케이스(90)와 동일한 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기화기(4), 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7) 및, 연료 전지부(20)의 박스형상의 케이스(90) 및 촉매 연소기(9)는 온도 상승으로 그들 사이에 생기는 응력을 저감하기 위해, 동일한 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
단열 패키지(10)의 내벽면에는 복사 방지막(11)이 형성되고, 기화기(4), 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7), 애노드 출력 전극(21a), 캐소드 출력 전극(21b) 및, 연료 전지부(20)의 외벽면에는 복사 방지막(12)이 형성되어 있다. 복사 방지막(11, 12)은 복사로 인한 전열을 억제하는 것이며, 예를 들면 Au, Ag 등의 재료를 이용할 수 있다. 복사 방지막(11, 12)의 적어도 한쪽을 설치하는 것이 바람직하며, 양쪽 모두 설치하는 것이 더욱 바람직하다.
연결부(5)는 단열 패키지(10)를 관통하며, 일단은 단열 패키지(10)의 외부의 펌프(3)에 접속되고, 타단은 개질기(6)에 접속되며, 사이의 부분에 기화기(4)가 설 치된다. 개질기(6)와 연료 전지부(20)는 연결부(7)에 서로 접속되어 있다.
도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기화기(4), 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7), 연료 전지부(20)는 일체로 형성되고, 하면은 1개의 면을 형성한다.
도 8은 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7) 및 연료 전지부(20)의 저면도이다.
또한, 도 8에서는 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)은 생략하고 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7) 및 연료 전지부(20)의 바닥면에는 세라믹 등의 절연 처리 후에, 배선 패턴(13)이 형성되어 있다. 배선 패턴(13)은 기화기(4), 개질기(6), 연료 전지부(20)의 바닥부에 구불구불한 형상으로 형성되고, 각각 전기히터겸 온도 센서(4a, 6a, 9a)로서 기능한다. 전기히터겸 온도 센서(4a, 6a, 9a)는 일단에서 공통 단자(13a)에 접속되고, 타단에서 독립된 3개의 단자(13b, 13c, 13d)에 각각 접속되어 있다. 이들 4개의 단자(13a, 13b, 13c, 13d)는 단열 패키지(10)의 연결부(5)의 외측의 단부에 형성되어 있다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 화살표를 따른 단면도이다.
도 10은 도 9의 X-X 화살표를 따른 단면도이다.
연결부(5)에는 촉매 연소기(9)로부터 배기가스를 배출하는 배출 유로(51, 52)가 설치되어 있다. 또, 연결부(5)에는 펌프(3)로부터 기화기(4)에 혼합액을 보내고, 기화기(4)로부터 개질기(6)로 기체 연료를 보내는 공급 유로(53)가 설치되어 있다.
마찬가지로, 연결부(7)에는 촉매 연소기(9)로부터 배기가스를 배출하는 배출 유로(51, 52)와 연통하는 배출 유로(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또, 연결부(7)에는 개질기(6)로부터 발전 셀(8)의 연료극(82)에 개질 가스를 보내는 공급 유로(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 연결부(5, 7)에 의해, 기화기(4), 개질기(6), 연료 전지부(20)로의 원 연료, 연료 및 개질 가스의 공급 유로, 및 배기가스의 배출 유로가 설치된다.
또한, 촉매 연소기(9)에 공급되는 오프 가스 및 공기에 비해, 촉매 연소기(9)로부터 배출되는 배기가스의 유로 직경을 충분히 크게 하기 위해, 연결부(7)의 내부에 설치된 3개의 유로 중, 2개를 촉매 연소기(9)로부터의 배기가스의 유로로서 이용하고, 다른 하나를 발전 셀(8)의 연료극(82)으로의 개질 가스의 공급 유로로서 이용하고 있다.
도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 일단은 연료 전지부(20)의 연결부(7)에 접속되는 측의 면으로부터 인출되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 타단은 단열 패키지(10)의 연결부(5)가 돌출된 벽면과 동일한 벽면으로부터 외측으로 돌출되어 있다.
또한, 이 실시예에 있어서, 연료 전지부(20)의 일면의 중앙영역에 연결부(7)가 접속되고, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)이 동일면의 대각영역으로부터 인출되어 있다. 이 때문에, 연료 전지부(20)는 연결부(7), 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 3점에 의해 지지되어, 단열 패키지(10)내에 연료 전지부(20)를 안정하게 유지할 수 있다.
도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)은 벽면과 연료 전지부(20)의 사이의 절연 패키지(10)내의 공간에 절곡부(21c, 21d)를 갖고 있다. 이들 절곡부(21c, 21d)는 열팽창으로부터 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 변형으로 인해, 연료 전지부(20)와 단열 패키지(10)의 사이에 발생하는 응력을 완화시킨다.
도 11은 애노드 출력 전극, 캐소드 출력 전극, 및 발전 셀만의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11의 XII-XII 화살표를 따른 단면도이다.
애노드 출력 전극(21a)은 애노드 집전극(84)으로부터 인출되고, 캐소드 출력 전극(21b)은 발전 셀(8)의 캐소드 집전극(85)으로부터 인출된다.
애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)은 중공(hollow)의 관이며, 내부는 발전 셀(8)의 산소극(83)에 공기(산소; 산화제)를 공급하는 공기 공급 유로(22a, 22b)이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 캐소드 집전극(85)에는 공기 공급 유로(22a, 22b)에 접속되고 구불구불한 형상의 유로(87a, 87b)가 설치되어 있다. 또한, 애노드 출력 전극(21a)에 설치된 공기 공급 유로(22a)는 애노드 집전극(84)측으로부터 고체 산화물형 전해질(81)을 관통하는 유로를 거쳐서 유로(87a)에 접속되어 있다.
유로(87a, 87b)는 일단에 공기 공급 유로(22a, 22b)와 접속되고, 공기 공급 유로(22a, 22b)로부터 공급된 공기를 유로(87a, 87b)를 통해 흐르게 하고 산소극(83)에 공급한다.
유로(87a, 87b)의 타단에는 촉매 연소기(9)에 도달하는 스루홀(87c, 87d)이 설치되어 있다. 화학반응식(3)에 나타내는 산소극(83)에 있어서의 반응에 이용되지 않은 나머지 공기는 스루홀(87c, 87d)을 통해 촉매 연소기(9)에 공급된다.
도 13은 정상 운전시의 단열 패키지 내의 온도 분포를 나타내는 모식도이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 연료 전지부(20)를 약 800℃로 유지하면, 열은 연료 전지부(20)로부터 연결부(7)를 통해 개질기(6)로, 또 개질기(6)로부터 연결부(5)를 통해 기화기(4)로, 마지막으로 단열 패키지(10)의 외부로 전달된다. 그 결과, 개질기(6)는 약 380℃로 유지되고, 기화기(4)는 약 150℃로 유지된다.
또, 연료 전지부(20)로부터의 열은 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 통해 단열 패키지(10)의 외부로 전달된다. 이 때문에, 반응장치(1)의 기동 후에, 온도 상승으로 인해 출력 전극(21a, 21b)이 신장한다.
그러나, 이 실시예에서는 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)에 공기 공급 유로(22a, 22b)를 설치하고 있기 때문에, 공기 공급 유로(22a, 22b)로부터 공기를 공급하는 것에 의해 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 냉각할 수 있다.
여기서, 한쪽의 출력 전극에만 공기 공급 유로를 형성하고, 다른쪽의 출력 전극에 공기 공급 유로를 형성하지 않는 경우의 온도 분포의 시뮬레이션을 실행하였다.
시뮬레이션의 조건으로서, 기화기(4), 연결부(5), 개질기(6), 연결부(7), 연 료 전지부(20)의 발전 셀(8)을 저장하는 박스형상의 케이스(90), 및 촉매 연소기(9), 출력 전극의 재료를 인코넬 783(저항율 ρ=1.7×10-6[Ω?m]), 출력 전극의 길이 L을 35㎜, 단열 패키지(10)내의 진공도를 0.03㎩, 공기 공급 유로를 형성하는 출력 전극의 단면의 외부길이를 0.75㎜×0.75㎜, 그의 내부길이를 0.3㎜×0.3㎜, 공기 공급 유로를 형성하지 않는 출력 전극의 단면의 외부길이를 0.5㎜×0.5㎜로 하였다.
발전 셀(8)의 출력 전력은 3W이고, 생성된 전기 전류 I는 500㎃이었다. 출력 전극의 단면적을 S로 나타내고, 저항 R은 ρL/S로 나타내며, 출력 전극으로부터 줄(Joule)열 손실 I2R을 발전 셀(8)의 출력 전력의 3% 이하로 억제할 수 있다.
진공층 두께(연료 전지부(20)의 외부면과 단열 패키지(10)의 내벽면의 최단 거리)를 1㎜, 단열 패키지(10)의 내부 사이즈는 22.6㎜×14.6㎜×7.6㎜(용적 약 2.5㎤), 연결부(5, 7)의 단면의 외부 사이즈는 2.25㎜×0.5㎜, 기화기(4)의 단면의 외부 사이즈는 1.2×1.2㎜이었다.
또, 공기 공급 유로(22a)로부터의 공기에 관해, 도입된 공기의 양은 1.2×10-4㏖/s이고, 도입된 공기의 온도는 20℃(실온)이었다.
그 결과, 연료 전지부의 온도는 800℃이고, 개질기(6)의 온도는 380℃이며, 기화기(4)의 온도는 148℃이었다.
그리고, 공기가 공급된 출력 전극의 단열 패키지(10)측의 단부의 온도는 23℃인데 반해, 공기가 공급되지 않은 출력 전극의 단열 패키지(10)측의 단부의 온도 는 380℃이었다.
이상 나타낸 바와 같이, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)에 공기 공급 유로(22a, 22b)를 설치하는 것에 의해, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 단열 패키지(10)측의 단부의 온도 상승을 억제할 수 있다. 이 때문에, 단열 패키지(10)와 그것을 구비하는 반응장치(1)의 표면 온도를 거의 실온까지 내릴 수 있어 전자기기(100)로의 실장을 용이하게 할 수 있다. 또, 반응장치(1)로부터 주변의 회로 기판으로의 열손실을 저감할 수 있어 전자기기(100)의 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)이 온도 상승에 의해 팽창하고 변형된 경우에는 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)이 일단에서 연료 전지부(20)에 접속되고, 타단에서 단열 패키지(10)의 내벽면에 접속되므로, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)이 이 팽창으로 인한 응력을 받는다. 그러나, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)은 절곡부(21c, 21d)를 갖기 때문에, 이 절곡부(21c, 21d)는 팽창으로 인한 변형을 흡수할 수 있고, 단열 패키지(10)와 연료 전지부(20)의 사이의 응력을 완화할 수 있다.
또, 절곡부(21c, 21d)를 설치했으므로, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)에 의한 전열의 경로가 길어지기 때문에, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 통해 연료 전지부(20)로부터 단열 패키지(10)로 방출되는 열손실을 저감할 수 있다.
＜변형예 1＞
도 14는 단열 패키지의 내부구조의 제 1 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14의 단열 패키지의 내부 구조를 아래쪽에서 본 사시도이다.
상기의 실시예에서는 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 연료 전지부(20)의 연결부(7)가 접속된 면과 동일한 면의 대각부로부터 인출하고 있었다. 또는 예를 들면 도 14, 도 15에 나타내는 바와 같이, 애노드 출력 전극(23a) 및 캐소드 출력 전극(23b)의 절곡부(23c, 23d)의 절곡 횟수를 조절하여, 연료 전지부(20)의 연결부(7)와의 접속부의 근방으로부터 애노드 출력 전극(23a) 및 캐소드 출력 전극(23b)을 인출해도 좋다. 공기 공급 유로(24a, 24b)에 접속되는 유로(87a, 87b)의 구조도 적절히 변형된다.
＜변형예 2＞
도 16은 단열 패키지의 내부 구조의 제 2 변형예를 나타내는 사시도이다.
또, 상술한 실시예에서는 단면이 사각형상인 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 이용하였다. 그러나, 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 절곡부(25c, 25d)를 갖는 삼각관 형상의 애노드 출력 전극(25a) 및 캐소드 출력 전극(25b)을 이용해도 좋다. 이 경우, 공기 공급 유로(26a, 26b)와 접속되는 유로(87a, 87b)의 구조는 적절히 변형된다. 애노드 출력 전극(25a) 및 캐소드 출력 전극(25b)이 삼각관 형상이라도, 공기 공급 유로(26a, 26b)로부터 공기를 공급하는 것에 의해, 마찬가지로, 애노드 출력 전극(25a) 및 캐소드 출력 전극(25b)의 단열 패키지(10)측의 단부의 온도 상승을 억제할 수 있다.
＜변형예 3＞
도 17은 단열 패키지의 내부 구조의 제 3 변형예를 나타내는 사시도이다.
상술한 실시예에서는 단면이 사각형상인 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 이용하였다. 그러나, 예를 들면, 도 17에 나타내는 바와 같이, 원관 형상의 애노드 출력 전극(27a) 및 캐소드 출력 전극(27b)을 이용해도 좋다. 이 경우, 공기 공급 유로(28a, 28b)와 접속되는 유로(87a, 87b)의 구조도 적절히 변형된다. 애노드 출력 전극(27a) 및 캐소드 출력 전극(27b)이 원관 형상이라도, 공기 공급 유로(28a, 28b)로부터 공기를 공급하는 것에 의해, 마찬가지로, 애노드 출력 전극(27a) 및 캐소드 출력 전극(27b)의 단열 패키지(10)측의 단부의 온도 상승을 억제할 수 있다.
또, 상기의 실시예에 있어서는 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 직각으로 구부려 절곡부(21c, 21d)를 형성한다. 그러나, 도 17에 나타내는 바와 같이, 절곡부(27c, 27d)의 절곡 영역을 원호형상으로 완만하게 구부려도 좋다. 이것은 응력이 절곡영역에 집중하는 것을 방지하고, 응력을 절곡부(27c, 27d) 전체로 분산시키도록 할 수 있어, 응력으로 인한 애노드 출력 전극(27a) 및 캐소드 출력 전극(27b)의 데미지를 방지할 수 있다.
[제 2 실시예]
다음에, 본 발명의 반응장치의 제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시예의 반응장치의 단열 패키지의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
여기서, 상술한 제 1 실시예와 동일한 구조에는 동일한 번호를 붙이고, 설명 은 간략화하거나 생략한다.
상술한 제 1 실시예의 반응장치에서는 단열 패키지(10)는 기화기(4), 개질기(6) 및, 발전 셀(8)을 구비하는 연료 전지부(20)를 구비한다. 그러나, 본 발명의 제 2 실시예의 반응장치는 단열 패키지(10)에 있어서 기화기(4) 및 개질기(6)는 구비하고 있지 않다.
즉, 도 18에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 반응장치는 단열 패키지(10)에 있어서 연료 전지부(20), 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 구비한다. 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 단부의 한쪽은 연료 전지부(20)에 접속된다.
이 실시예의 구성은 개질기(6)가 단열 패키지(10)의 외부에 설치되고, 개질기에 의해 생성된 연료로서 혼합 기체(개질 가스)가 단열 패키지(10)의 외부로부터 공급되거나, 또는 연료로서 수소가스가 단열 패키지(10)의 외부로부터 직접 공급된다.
여기서, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 내부에 유로(22a, 22b)가 설치되어 있다. 예를 들면, 공기(산소; 산화제)가 유로(22a 또는 22b)의 어느 한쪽을 통해 발전 셀(8)의 산소극(83)에 공급되어도 좋고, 연료로서 개질 가스 또는 수소 가스가 유로(22a 또는 22b)의 다른쪽을 통해 발전 셀(8)의 연료극(82)에 공급되어도 좋다. 또는, 연료로서 개질 가스 또는 수소 가스를 유로(22a, 22b)의 한쪽 또는 양쪽을 통해 연료극(82)에 공급해도 좋고, 도시하지 않은 다른 유로를 통해 공기를 산소극(83)에 공급해도 좋다.
이 실시예에 있어서도, 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)의 타단측의 온도 상승을 억제할 수 있어, 전자 기기(100)에 반응장치를 용이하게 실장할 수 있다. 반응장치(1)로부터 회로기판 주위로의 열 손실을 줄일 수 있어, 전자 기기(100) 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
[제 3 실시예]
다음에, 본 발명의 제 3 실시예의 반응장치에 대해 설명한다.
도 19는 본 발명의 제 3 실시예의 반응장치의 단열 패키지(10)의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
상술한 제 1 및 제 2 실시예에서 단열 패키지(10)는 발전 셀(8)을 갖는 연료 전지부(20)를 구비하고, 발전 셀(8)로부터 생성된 전력이, 한쪽측이 연료 전지부(20)에 접속된 애노드 출력 전극(21a) 및 캐소드 출력 전극(21b)을 통해, 출력된다. 그러나, 본 발명은 이 구조에 한정되는 것은 아니고, 반응물이 공급되고 소정의 온도로 가열되어 공급된 반응물이 반응을 일으키는 리액터가 단열 패키지(10)에 포함되는 구조에 바람직하게 적용할 수 있다.
즉, 도 19에 나타내는 바와 같이, 이 실시예의 반응장치는 반응물이 공급되고 소정의 온도로 가열된 리액터(60)를 구비하여, 공급된 반응물이 단열 패키지(10) 및 일단에서 리액터(60)에 접속된 전지적인 도전성 부품(61a, 61b)내에서 반응을 일으킨다. 전기적인 도전성 부품(61a, 61b)에 유로(62a, 62b)가 설치되어 있다.
예를 들면, 상술한 제 1 실시예의 개질기(6)와 동일한 구조를 리액터(60)로 서 적용할 수 있다. 이 리액터(60)에 있어서, 공급된 반응물의 반응을 일으키기 위해, 또는 개질기인 경우, 개질 반응을 일으키기 위해, 바람직한 반응 온도로 가열하고 설정할 필요가 있다. 이 때문에, 가열을 위한 전기 히터(65)가 설치된다. 예를 들면, 전기적인 도전성 부품(61a, 61b)은 전기 히터(65)의 양단에 접속되어, 전류를 전기 히터(65)에 공급하기 위해 전극을 입력하는데 이용된다.
반응물은 전기적인 도전성 부품(61a, 61b)내에 설치된 유로(62a, 62b)를 통해 리액터(60)에 공급된다. 예를 들면, 리액터(60)가 개질기인 경우, 기화기에서 기화된 혼합 기체는 전기적인 도전성 부품(61a, 61b)내의 유로(62a, 62b)의 한쪽 또는 양쪽을 통해 리액터(60)에 공급된다. 또는, 혼합 기체는 유로(62a, 62b)의 한쪽 또는 양쪽을 통해 리액터(60)에 공급되어도 좋고, 개질기에 의해 생성된 혼합 기체(개질 가스)는 다른 유로를 통해 방출될 수도 있다.
이 실시예에서도, 전기적인 도전성 부품(61a, 61b)의 타단측의 온도 상승을 억제할 수 있어, 반응장치를 전자 기기(100)에 용이하게 실장할 수 있다. 회로 기판을 둘러싸는 반응장치(1)로부터의 열 손실을 줄일 수 있어, 전자 장치(100) 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
각종 설명예가 기술되고 도시되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위의 범위에 의해서만 한정되는 것을 의도한 것이다.
공급된 반응물의 반응을 일으키는 리액터를 구비하는 반응장치에 있어서, 리 액터로부터의 전열로 인해 리액터에 접속된 전기적인 도전성 부품의 온도 상승을 억제하여, 전자기기에 반응장치를 용이하게 실장하고, 전기적인 도전성 부품을 통한 열 손실을 감소하는 이점을 갖는다.

Claims (26)

  1. 반응물이 공급되어 반응물의 반응을 일으키는 반응부를 구비하는 리액터와,
    상기 반응부에 설치되는 1개 또는 복수의 단자부와,
    전기적으로 도전성 재료를 갖고, 그의 일단이 상기 리액터의 단자부의 어느 하나에 접속되는 1개 또는 복수의 도전성 부품을 구비하고,
    상기 도전성 부품의 적어도 1개는 그의 내부에 설치된 유로를 갖고,
    상기 반응물의 적어도 일부는 상기 유로를 통해 상기 리액터에 공급되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연장방향과 직교하는 상기 도전성 부품의 단면은 사각형상, 삼각형상 또는 원형상 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반응장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 부품은 적어도 하나의 절곡부를 갖는 응력 완화 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리액터를 수용하고, 내부 압력이 대기압보다 낮은 단열용기를 더 포함 하고,
    상기 도전성 부품의 타단은 상기 단열용기의 벽면으로부터 외부로 인출되고,
    상기 응력 완화 구조는 상기 리액터의 벽면과 단자부 사이의 단열용기내에 설치되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 부품은 상기 응력 완화 구조에서 구불구불한 형상으로 구부러지는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응물은 연료와 산화제를 포함하고,
    상기 리액터는 상기 연료와 산화제의 전기화학반응에 의해 전력을 생성하는 발전 셀을 구비하고,
    상기 단자부는 상기 발전 셀에서 생성된 전력을 출력하는 정의 출력 단자 및 부의 출력 단자이고,
    상기 도전성 부품은 그의 일단이 정의 출력단자 또는 부의 출력단자에 접속되는 출력 전극이고, 상기 발전 셀에서 생성된 전력은 타단으로부터 출력되며,
    상기 출력전극의 적어도 1개는 그의 내부에 유로를 갖고, 상기 연료 및 산화제의 적어도 하나는 상기 유로를 통해 상기 발전 셀에 공급되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발전 셀에 고체 산화물형 전해질이 이용되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 리액터는 상기 발전 셀을 가열하여 상기 발전 셀로부터 배출된 미반응의 연료가스를 연소하는 연소기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 발전 셀을 수용하고, 내부 압력이 대기압보다 낮은 단열 용기를 더 포함하고,
    상기 출력 전극의 타단은 상기 단열용기의 벽면으로부터 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단열 용기내에 수용되고, 수소를 함유하는 조성물을 갖는 원 연료를 공급하여, 상기 발전 셀로부터 전파된 열에 의해 원 연료로부터 연료를 생성하는 개질기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 단열용기내에 수용되고, 수소를 함유하는 조성물을 갖는 원 연료를 공급하여, 상기 발전 셀로부터 전파된 열에 의해 원 연료로부터 연료를 생성하는 개질기와,
    상기 원 연료를 외부로부터 개질기에 공급하는 유로에 설치되고, 그의 일단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되며, 타단이 상기 개질기에 접속되는 제 1 연결부와,
    상기 개질기에 의해 생성된 연료를 상기 발전 셀에 공급하는 유로에 설치되고, 그의 일단이 개질기에 접속되고, 타단이 상기 발전 셀에 접속되는 제 2 연결부를 더 포함하고,
    상기 산화제는 상기 출력전극의 유로를 통해 상기 발전 셀에 공급되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 원 연료는 액체이고, 상기 제 1 연결부에, 상기 개질기로부터 전파된 열에 의해 원 연료를 기화하고, 상기 기화된 원 연료를 개질기에 공급하는 기화기를 설치하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부, 개질기, 제 2 연결부 및, 출력전극은 Ni계 합금으로 형성 되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  14. 내부 압력이 대기압보다 낮은 단열 용기와,
    상기 단열용기에 수용되고, 반응물이 공급되어 반응물의 반응을 일으키는 반응부를 구비하는 리액터와,
    상기 반응부에 설치되는 1개 또는 복수의 단자부와,
    전기적으로 도전성의 재료를 구비하는 1개 또는 복수의 도전성 부품을 포함하고,
    상기 도전성 부품의 일단은 상기 리액터의 단자부 중의 어느 하나에 접속되고, 타단은 상기 단열용기의 벽면으로부터 외부로 인출되며,
    상기 도전성 부품의 적어도 하나는 그의 내부에 설치된 유로를 갖고,
    상기 반응물의 적어도 일부는 상기 유로를 통해 상기 리액터에 공급되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 도전성 부품은 상기 발전 셀의 벽면과 단자부 사이의 단열 용기내에 설치되는 적어도 하나의 절곡부를 갖는 응력 완화 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 반응물은 연료와 산화제를 구비하고,
    상기 개질기는 상기 연료와 상기 산화제의 전기화학반응에 의해 전력을 발생하는 발전 셀을 구비하고,
    상기 단자부는 상기 발전 셀에서 생성된 전력을 출력하는 정의 출력 단자 및 부의 출력 단자이고,
    상기 도전성 부품의 적어도 하나는 그의 일단이 상기 정의 출력 단자 또는 부의 출력 단자에 접속되는 출력전극이고, 상기 발전 셀에서 생성된 전력은 타단으로부터 출력되며,
    상기 출력전극의 적어도 하나는 그의 내부에 유로를 갖고, 상기 연료 및 산화제의 적어도 하나는 상기 유로를 통해 상기 발전 셀에 공급되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 리액터는 수소를 함유하는 조성을 갖는 원 연료를 공급하여, 상기 발전 셀로부터 전파된 열에 의해 상기 원 연료로부터 연료를 생성하는 개질기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 단열용기내에 수용되고, 수소를 함유하는 조성을 갖는 원 연료를 공급하여, 상기 발전 셀로부터 전파된 열에 의해 상기 원 연료로부터 연료를 생성하는 개질기와,
    상기 원 연료를 외부로부터 개질기에 공급하는 유로에 설치되고, 그의 일단이 상기 단열용기의 벽면을 관통하여 외부로 인출되며, 타단이 상기 개질기에 접속되는 제 1 연결부와,
    상기 개질기에 의해 생성된 연료를 상기 발전 셀에 공급하는 유로에 설치되고, 그의 일단이 개질기에 접속되고, 타단이 상기 발전 셀에 접속되는 제 2 연결부를 더 포함하고,
    상기 산화제는 상기 출력전극의 유로를 통해 상기 발전 셀에 공급되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 발전 셀에 고체 산화물형 전해질이 이용되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응물은 수소를 함유하는 조성을 갖는 원 연료를 구비하고,
    상기 리액터는 상기 원 연료로부터 수소 분자를 함유하는 연료를 생성하기 위한 개질기 및, 이 개질기를 가열하기 위한 전기 히터를 구비하고,
    상기 단자부는 상기 전기히터의 양단에 설치된 단자가 입력단자이고,
    상기 도전성 부품은 그의 일단이 입력단자의 하나에 접속되고, 그의 타단이 전력을 전기히터에 공급하는 입력전극이고,
    상기 입력단자의 적어도 하나는 그의 내부에 설치된 유로를 갖고,
    상기 원 연료는 상기 유로를 통해 개질기에 공급되는 것을 특징으로 하는 반응장치.
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