KR101240704B1 - 이동가능한 열원을 갖는 연료개질 시스템 및 이를 구비한연료전지 시스템 - Google Patents

이동가능한 열원을 갖는 연료개질 시스템 및 이를 구비한연료전지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소함유연료로부터 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성시키기 위한 개질부와; 상기 개질가스로부터 일산화탄소를 제거하는 CO 제거부와; 상기 개질부와 CO 제거부에 열에너지를 공급하기 위한 열원과; 상기 열원을 상기 개질부와 CO 제거부 사이에서 이동시키기 위한 이동수단으로 이루어진 연료개질 시스템 및 이를 구비한 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 부탄가스로부터 수소가 풍부한 개질가스를 얻기 위한 연료 개질부와 시프트 반응부를 열원으로부터 직접 가열한 후에 시프트 반응부가 촉매 활성화 온도까지 상승되면 연료 개질부만을 직접 가열하도록 상기 열원을 이동시킴으로써 연료개질 시스템의 개질효과를 향상시킬 수 있고, 발전효율을 향상시킬 수 있다.
수성가스 전환부, 선택적 산화부, 개질기, 부탄

Description

이동가능한 열원을 갖는 연료개질 시스템 및 이를 구비한 연료전지 시스템{FUEL REFORMING SYSTEM HAVING MOVABLE HEAT SOURCE AND FUEL CELL SYSTEM COMPRISING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 연료개질 시스템을 갖는 연료전지 시스템의 도면;
도 2는 도 1의 연료전지 시스템에서 열원의 이동상태를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명에 따른 연료개질 시스템의 구성도;
도 4는 도 3의 연료개질 시스템에서 열원의 이동상태를 나타낸 도면;
도 5는 열원을 이동하기 위한 이동수단의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 6은 종래 일실시예에 따른 연료전지 발전 시스템의 도면;
도 7은 종래 다른 실시예에 따른 개질장치의 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 연료 공급부
20 : 개질기
22 : 개질 반응부
24 : 수성가스 전환부
26 : 선택적 산화부
28 : 열원
30 : 스택
40 : 공기 공급부
50 : 회수탱크
[특허문헌 1] 대한민국 특허공개번호 제2000-22545호
[특허문헌 2] 대한민국 특허공개번호 제2000-22546호
본 발명은 개질연료로서 부탄을 사용하여 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성하는 연료개질 시스템 및 이를 구비한 연료전지 시스템에 관한 것이고, 더 상세하게 부탄으로부터 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성하는 반응대역에 열에너지를 제공하기 위한 열원이 이동가능하게 제공된 연료개질 시스템 및 이를 구비한 연료전지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지 시스템은 수소와 산소 또는 메탄올, 에탄올 등의 알코올계 연료; 메탄, 프로판, 부탄 등의 탄화수소계 연료 또는 액화천연가스 등의 천연가스계 연료와 같은 수소함유연료로부터 얻어지는 수소가 풍부한 개질가스와 산 소의 화학적인 반응에 의해 전기에너지로 바꾸는 발전장치로서, 전력수요 증가에 따른 전원확보의 어려움과 날로 증가되는 지구환경문제를 해결할 수 있는 대안으로서 연구개발되고 있다.
연료전지 시스템은 사용되는 전해질의 종류에 따라서 인산형 연료전지(PAFC; phosphoric acid fuel cell), 용융탄산염형 연료전지(MCFC; molten carbonate fuel cell), 고체산화물형 연료전지(SOFC; solid oxide fuel cell), 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell), 알칼리형 연료전지(AFC; alkaline fuel cell) 등으로 분류된다. 또한, 연료전지 시스템은 그 종류에 따라서 사용되는 연료의 종류와 함께 작동온도, 출력범위 등에 따라서 이동전원용, 수송용, 분산발전용 등의 다양한 응용분야에 적용될 수 있다.
최근에는, 규격품으로 시판되고 있는 휴대용 부탄용기를 연료 공급원으로 사용하기 위한 연료전지 시스템이 개발되고 있으며, 이러한 연료전지 시스템의 일례로서 대한민국 특허공개번호 제2000-22545호의 특허문헌에는 연료전지 발전 시스템(도 6 참조)이 공지되어 있다. 본 특허문헌에 따르면, 연료전지 발전 시스템은 부탄연료 가스를 수납하는 포터블 압력용기와, 상기 압력용기내에 수용된 부탄가스의 일부를 연료가스로서 사용하고 상기 부탄가스의 나머지를 물과 반응되게 하여 수소가스를 함유하는 개질가스를 생성하는 개질장치와, 상기 개질가스 중의 수소와 공기중의 산소를 사용하여 전기를 생성하는 연료전지와, 부탄가스량을 조절하기 위한 장치와, 부탄가스의 유량을 조절하기 위한 장치를 구비하고 있다.
그러나, 상술된 포터블 연료전지 발전 시스템의 개질장치에 있어서, 부탄가 스로부터 수소가 풍부한 개질가스를 얻기 위한 반응대역을 효과적으로 가열하지 못하여 개질효율 향상에 제한이 되었다.
또한, 대한민국 특허공개번호 제2000-22546호에는 열원으로부터 직접 반응열을 받아서 개질연료를 수증기 개질하여 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성시키는 원료 개질부와 열원으로부터의 전열에 의해 간접가열되는 시프트 반응부와 CO 산화부를 구비한 개질장치(도 7 참조)가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 개질장치에 있어서, 시프트 반응부를 간접가열하여 반응공정에 필요한 열을 공급하기 위해서는 상대적으로 많은 시간이 소모된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부탄가스로부터 수소가 풍부한 개질가스를 얻기 위한 연료 개질부와 시프트 반응부를 열원으로부터 직접 가열한 후에 시프트 반응부가 촉매 활성화 온도까지 상승되면 연료 개질부만을 직접 가열하도록 상기 열원을 이동시켜 개질효과를 향상시킬 수 있는 연료개질 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료 개질부와 시프트 반응부 각각의 반응대역이 열에너지를 제공하는 열원에 의해서 가열되는 동안 시프트 반응부의 반응대역이 소정의 촉매 활성화 온도까지 가열되면, 열원이 연료 개질부의 반응대역만을 가열하도록 이동할 수 있는 연료개질 시스템을 구비하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 연료개질 시스템은 수소함유연료로부터 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성시키기 위한 개질촉매를 갖는 개질부와; 상기 개질가스로부터 일산화탄소를 제거하는 CO 제거부와; 상기 개질부와 CO 제거부에 열에너지를 공급하기 위한 열원과; 상기 열원을 상기 개질부와 CO 제거부 사이에서 이동시키기 위한 이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 CO 제거부는 상기 개질가스를 수성 시프트 반응에 의해서 CO의 농도를 저감시키는 시프트 반응부와, CO를 선택적으로 산화시켜 제거하는 CO 산화부로 이루어지고, 상기 열원은 상기 시프트 반응부가 시프트 촉매의 활성화 온도까지 가열되면 이동한다.
연료개질 시스템은 개질부와 CO 제거부를 수용하기 위한 수용공간을 갖는 하우징을 더 포함하고, 하우징의 수용공간에서 열원은 그의 화염이 개질부를 향하도록 시프트 반응부의 후방에 위치한다. 또한, 하우징의 수용공간에는 화염의 진행방향에서 개질부의 전방에 기화기가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 연료전지 시스템은 탄화수소를 주성분으로 하는 수소함유연료를 공급하는 공급원과, 상기 공급원으로부터 공급되는 수소함유연료를 개질하여 수소를 생성하는 개질기와, 상기 개질기의 수소와 산화제의 전기화학반응을 통해서 전기를 생성하는 발전부를 포함하고, 상기 개질기는 수소함유연료로부터 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성시키는 개질부와, 상기 개질가스로부터 일산화탄소를 제거하는 CO 제거부와, 상기 개질부와 CO 제거부에 직접 열에너지를 공급하기 위한 열원과, 상기 열원을 이동시키기 위한 이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 공급원은 부탄가스 압력원이고, CO 제거부는 상기 개질가스를 수성 시프트 반응에 의해서 CO의 농도를 저감시키는 시프트 반응부와, CO를 선택적으로 산화시켜 제거하는 CO 산화부로 이루어지고, 상기 열원은 상기 시프트 반응부가 시프트 촉매의 활성화 온도까지 가열되면 이동한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
본 명세서에서 이에 한정되지는 않지만 부탄을 주성분으로 하는 수소함유연료가 사용되며, 이러한 수소함유연료의 일부는 물과 함께 사용되는 개질하고자 하는 개질연료로서 사용되고 다른 일부는 개질반응부와 CO 제거부를 각각의 촉매 활성화 온도까지 가열하기 위하여 열에너지를 공급하기 위한 연소연료로서 사용된다. 또한, 산화제는 별도의 저장수단에 저장된 순수 산소 또는 산소함유공기를 사용할 수 있지만 이하에서는 외부 공기에 함유된 산소를 사용한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 연료전지 시스템은 부탄을 주성분으로 하는 수소함유연료를 공급하는 공급원(10)과, 공급원(10)으로부터 공급되는 수소함유연료를 개질하여 수소를 생성하는 개질기(20)와, 개질기(20)의 수소와 산화제의 전기화학반응에 의해서 전기를 생성하는 스택(30)을 갖는다. 미설명 도면번호 40은 스택(30) 뿐만 아니라 열원(28)과 선택적 산화부(26)에 공기와 같은 산화제를 공급하기 위한 공기 공급부이고, 미설명 도면번호 50은 스택(30)에서 발생되는 물을 회수하기 위한 회수탱크이다.
공급원(10)으로서 범용성이 높은 부탄가스 압력용기(10'; 도 3 참조)가 사용될 수 있다. 바람직하게, 공급원(10)은 상기 부탄가스 압력용기(10')로부터 공급되는 부탄을 기화시키기 위한 기화기(12; 도 3 참조)를 포함한다. 기화기(12)는 감압에 의해서 부탄을 기화시키거나 또는 하기에 설명되는 열원(28)으로부터의 열에너지에 의해서 기화될 수 있다.
개질기(20)는 공급원(10)으로부터 공급되는 개질연료로부터 수소성분이 주성분인 개질가스를 생성하는 개질반응부(22)와, 개질반응부(22)에 유체소통이 가능하게 연결되어 개질가스에 함유되어 있는 일산화탄소를 제거하는 CO 제거부와, 개질반응부(22) 및 상기 CO 제거부 각각에 열에너지를 공급하기 위한 열원(28)을 포함한다.
개질반응부(22)에는 개질촉매(22a)가 제공된다. 개질반응부(22)는 이에 한정되지는 않지만 수증기 개질방식(SR: steam reforming), 자열개질방식(ATR: autothermal reforming) 및 부분산화방식(POX: partial oxidation)을 이용하여 수소함유연료를 개질시킨다. 부분산화방식과 자열개질방식은 초기시동 및 부하변동에 따른 응답특성이 우수한 반면에 수증기 개질방식은 수소생산효율 측면에서 우수하다는 장점이 있다.
수증기 개질방식은 촉매 상에서 수소함유연료와 수증기의 화학반응, 즉 흡열 반응에 의해서 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 얻는다. 이러한 수증기 개질방식에 있어서, 상기 흡열반응을 수행하기 위하여 외부로부터 많은 양의 에너지를 필요로 하지만, 개질가스 공급이 안정적이여서 상대적으로 고농도의 수소를 얻을 수 있으므로 가장 보편적으로 사용된다.
따라서, 개질반응부(22)가 예를 들어 수증기 개질방식을 채용하고 있는 경우에, 공급원(10)으로부터 공급되는 개질연료, 즉 부탄을 주성분으로 하는 수소함유연료가 회수장치(50)로부터 회수되어 공급되는 물과 함께 개질촉매(22a)에서 하기 반응식 1의 수증기 개질반응을 수행함으로써 수소가 풍부한 개질가스가 생성된다.
[반응식 1]
n-C4H10 ＋ 8H2O ↔ 4CO2 ＋ 13H2 ΔH298 = 485.3 KJ/mol
개질촉매(22a)로는 담체에 금속을 담지한 것을 예시할 수 있다. 담지금속은 루테늄, 로듐, 니켈 등이 있다. 담체로는 이산화지르코늄, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나, 이산화티탄, 제올라이트, 활성탄 등이 사용될 수 있다. 상술된 개질가스에는 수소와 함께 미량의 이산화탄소, 메탄가스 및 일산화탄소도 생성된다. 일산화탄소는 특히 스택(30)의 전극으로서 일반적으로 사용되는 백금촉매를 피독시켜 연료전지 시스템의 성능을 저하시키므로 이를 제거할 필요가 있다.
따라서, 일산화탄소를 제거하기 위한 CO 제거부는 수성가스 전환 촉매반응과 선택적 산화 촉매반응이 각각 수행되는 수성가스 전환부(24)와 선택적 산화부(26)를 포함한다. 수성가스 전환부(24)에는 시프트 촉매(24a)가 제공되고, 선택적 산 화부(26)에는 산화촉매(26a)가 제공된다. 선택적 산화부(26)에는 선택적 산화 반응에 필요한 산소와 같은 산화제가 공기 공급부(40)에 의해 공급한다. 수성가스 전환 촉매반응과 선택적 산화 촉매반응을 반응식으로 나타내면 각각 하기의 반응식 2 및 반응식 3과 같다.
[반응식 2]
CO ＋ H2O ↔ CO2 ＋ H2 ΔH298 = -41.1 KJ/mol
[반응식 3]
CO ＋ ½O2 ↔ CO2 ΔH298 = -284.1 KJ/mol
이때, 개질기(20)에 있어서, 공급원(10)으로부터 공급되는 부탄을 연소연료로 사용하는 열원(28)이 제공된다. 열원(28)에는 공기 공급부(40)로부터 산소와 같은 산화제가 공급된다. 열원(28)은 개질기(20)의 개질반응부(22), 수성가스 전환부(24) 및 선택적 산화부(26)를 각각의 촉매 활성화 온도까지 가열하기 위하여 필요한 열에너지를 공급하도록 제공된다.
도 3을 참조하면, 개질기(20)는 소정 크기의 수용공간을 갖는 하우징(20a)을 포함하고, 상기 수용공간에는 개질반응부(22)와 수성가스 전환부(24)가 순차적으로 수용된다. 열원(28)은 상기 수용공간을 향해서 화염(28a)을 방출할 수 있도록 수성가스 전환부(24)의 후방에 위치한다. 바람직하게, 공급원(10)과 개질반응부(22) 사이에는 공급원, 예를 들어 부탄가스 압력용기(10')로부터 공급되는 개질연료를 기화시키기 위한 기화기(12)가 유체소통이 가능하게 제공된다. 열원(28)에 있어 서, 연소반응은 하기 반응식 4로 나타난다.
[반응식 4]
n-C4H10 ＋ 6.5O2 Δ 4CO2 ＋ 5H2O ΔH298 = -2658.5 KJ/mol
이를 상설하면, 부탄가스 압력용기(10')로부터 부탄가스의 일부는 연소연료로서 열원(28)으로 공급되고 나머지 부탄가스는 개질연료로서 기화기(12)로 공급된다. 이때, 열원(28)에는 공기 공급부(40)로부터 산소가 공급되고 기화기(12)에는 물이 공급된다. 열원(28)에 공급된 부탄가스의 일부, 즉 연소연료는 상술된 반응식 4의 반응을 통해서 연소되고, 이때 발생되는 열에너지는 개질반응부(22)와 수성가스 전환부(24)에 전달된다. 특히, 열원(28)의 화염(28a)이 수성가스 전환부(24)에 직접 접촉하여 열에너지가 직접 전달되도록 한다.
이때, 열원(28)의 화염(28a)에 의해서 수성가스 전환부(24)가 시프트 촉매(24a), 예를 들어 동-아연계 촉매의 활성화 온도까지 가열되고, 이러한 가열상태가 제2온도센서(24b)에 의해서 감지되면, 제2온도센서(24b)는 도 5에 도시된 바와 같이 수성가스 전환부(24)의 가열상태를 제어부에 제공한다. 이 후에, 상기 제어부는 구동모터를 가동시켜 열원(28)이 개질반응부(22) 측으로 이동하도록 한다. 이와 같이 수성가스 전환부(24)가 열원(28)의 화염(28a)에 의해서 직접 가열되므로, 수성가스 전환부(24)를 시프트 촉매(24a)의 활성화 온도까지 가열하기 위한 가열시간을 단축시킬 수 있다.
그리고, 열원(28)이 개질반응부(22) 측으로 이동한 후에 열원(28)의 화염 (28a)은 개질반응부(22)에 직접 접촉하여 가열한다. 개질반응부(22)에 제공된 제1온도센서(22b)는 개질반응부(22)의 온도를 실시간으로 측정한다. 개질반응부(22)가 개질촉매(22a)의 활성화 온도까지 가열되고, 이러한 가열상태가 제1온도센서(22b)에 의해서 제어부에 제공되면 제어부는 연소연료의 공급량을 감소시켜 열원(28)의 화염(28a) 크기를 감소되도록 한다.
한편, 열원(28)이 개질반응부(22)로 이동한 후에, 수성가스 전환부(24)의 가열상태는 하우징(20a)의 내벽을 따라서 후방으로 배출되는 열에 의해서 유지된다. 또한, 제2온도센서(24b)에 의해서 측정된 수성가스 전환부(24)의 온도가 시프트 촉매(24a)의 활성화 온도 이하로 유지되어 있으면, 제어부는 구동모터를 가동시켜 열원(28)이 수성가스 전환부(24) 측으로 이동하도록 한다.
열원(28)에 의해서 개질반응부(22)와 수성가스 전환부(24)가 각각의 촉매 활성화 온도까지 가열된 상태에서, 부탄가스 압력용기(10')로부터 공급되는 부탄가스, 즉 개질연료는 물과 함께 기화기(12)를 통과하면서 기화된다. 기화된 개질연료는 개질반응부(22)를 통과하면서 상기 반응식 1의 반응을 통하여 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성한다.
이러한 개질가스가 수성가스 전환부(24)를 통과하는 동안 상기 반응식 2의 반응을 통하여 개질가스에 함유되어 있는 일산화탄소가 제거되며 결과적으로 개질가스에 함유되어 있는 일산화탄소의 함유량이 1차적으로 감소된다. 그리고, 개질가스에 함유되어 있는 일산화탄소의 함유량을 최종 목표, 예를 들어 적어도 10ppm 이하로 감소시키기 위하여, 수성가스 전환부(24)의 후단에는 선택적 산화부(26)가 유체소통이 가능하게 연결된다. 선택적 산화부(24)에는 산화촉매(26a)가 제공된다. 산화촉매(26a)는 예를 들어 백금계 촉매 또는 루테늄계 촉매 등으로 구성되고 이들은 고형질 형태 또는 다공성 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 수성가스 전환부(24)를 통과한 개질가스가 선택적 산화부(26)의 산화촉매(26a)를 통과하는 동안 상기 반응식 3의 반응을 통하여 일산화탄소가 제거되어, 거의 순수한 고순도의 수소를 생성하게 된다.
이러한 고순도의 수소는 스택(30)에 공급된다. 즉, 스택(30)의 애노드 전극과 캐소드 전극에 고순도의 수소와 공기가 각각 공급되면 수소산화반응에 의해서 생성되는 전기는 집전체(미도시)를 통해서 외부회로에 통전된다.
이를 상설하면, 개질기(20)의 선택적 산화부(26)로부터 생성된 고순도의 수소는 스택(30)의 애노드 전극(미도시)으로 공급되고 공기 공급부(40)로부터 산소함유공기는 스택(30)의 캐소드 전극(미도시)에 공급된다. 스택(30)의 MEA(미도시)를 통한 수소이온의 전달 결과, 수소와 산소의 화학반응에 의해서 전기가 생성된다. 그리고, 스택(30) 내에서의 화학반응결과 생성되는 물은 회수탱크(50)에 회수된 후에 재활용된다.
본 발명에 따르면, 부탄가스로부터 수소가 풍부한 개질가스를 얻기 위한 연료 개질부와 시프트 반응부를 열원으로부터 직접 가열한 후에 시프트 반응부가 촉매 활성화 온도까지 상승되면 연료 개질부만을 직접 가열하도록 상기 열원을 이동 시킴으로써 연료개질 시스템의 개질효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 연료 개질부와 시프트 반응부 각각의 반응대역이 열에너지를 제공하는 열원에 의해서 가열되는 동안 시프트 반응부의 반응대역이 소정의 촉매 활성화 온도까지 가열되면, 열원이 연료 개질부의 반응대역만을 가열하도록 이동시킴으로써 연료전지 시스템의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 수소함유연료로부터 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성시키기 위한 개질부와;
    상기 개질가스로부터 일산화탄소를 제거하는 CO 제거부와;
    상기 개질부와 CO 제거부에 열에너지를 공급하기 위한 열원과;
    상기 열원을 상기 개질부와 CO 제거부 사이에서 이동시키기 위한 이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동수단은 상기 열원을 이동시키기 위한 구동모터와, 상기 구동모터의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 CO 제거부는 상기 개질가스를 수성 시프트 반응에 의해서 일산화탄소의 농도를 저감시키기 위한 시프트 촉매를 갖는 시프트 반응부와, 일산화탄소를 선택적으로 산화시켜 제거하기 위한 산화촉매를 갖는 CO 산화부로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개질부와 시프트 반응부를 수용하기 위한 수용공간을 갖는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열원은 상기 하우징 내에서 그의 화염이 개질부 측을 향하도록 상기 시프트 반응부의 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열원은 상기 시프트 반응부가 시프트 촉매의 활성화 온도까지 가열되면 상기 개질부를 향해 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시프트 반응부에는 온도센서가 제공된 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 수용공간에는 상기 화염의 진행방향에서 상기 개질부의 전방에 상기 수소함유연료를 기화시키기 위한 기화기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 개질부에는 온도센서가 제공된 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 열원에 공급되는 연소연료의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수소함유연료는 액화가스용기로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 연료개질 시스템.
  12. 수소함유연료를 공급하는 공급원과;
    상기 공급원으로부터 공급되는 수소함유연료를 개질하여 수소를 생성하는 개질기와;
    상기 개질기의 수소와 산화제의 전기화학반응을 통해서 전기를 생성하는 발전부를 포함하고,
    상기 개질기는 수소함유연료로부터 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성시키기 위한 개질부와; 상기 개질가스로부터 일산화탄소를 제거하는 CO 제거부와; 상기 개질부와 CO 제거부에 열에너지를 공급하기 위한 열원과; 상기 열원을 상기 개질부와 CO 제거부 사이에서 이동시키기 위한 이동수단으로 이루어진 것을 특징으 로 하는 연료전지 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동수단은 상기 열원을 이동시키기 위한 구동모터와, 상기 구동모터의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 CO 제거부는 상기 개질가스를 수성 시프트 반응에 의해서 일산화탄소의 농도를 저감시키기 위한 시프트 촉매를 갖는 시프트 반응부와, 일산화탄소를 선택적으로 산화시켜 제거하기 위한 산화촉매를 갖는 CO 산화부로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 개질부와 시프트 반응부를 수용하기 위한 수용공간을 갖는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 열원은 상기 하우징 내에서 그의 화염이 개질부 측을 향하도록 상기 시프트 반응부의 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열원은 상기 시프트 반응부가 시프트 촉매의 활성화 온도까지 가열되면 상기 개질부를 향해 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 시프트 반응부에는 온도센서가 제공된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 하우징의 수용공간에는 상기 화염의 진행방향에서 상기 개질부의 전방에 상기 수소함유연료를 기화시키기 위한 기화기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 개질부에는 온도센서가 제공된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 열원에 공급되는 연소연료의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 공급원은 액화가스 압력용기인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
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JP2006300813A JP4499701B2 (ja) 2006-01-17 2006-11-06 移動可能な熱源を有する燃料改質システム及びこれを備えた燃料電池システム
US11/653,657 US7824813B2 (en) 2006-01-17 2007-01-12 Fuel reforming system having movable heat source and fuel cell system comprising the same
DE602007002413T DE602007002413D1 (de) 2006-01-17 2007-01-15 Brennstoffreformierungssystem und Brennstoffzellensystem damit
EP07100531A EP1808927B1 (en) 2006-01-17 2007-01-15 Fuel Reforming System and Fuel Cell System comprising the same
CNB2007100024379A CN100521344C (zh) 2006-01-17 2007-01-17 燃料重整系统和包括燃料重整系统的燃料电池系统

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102525598B1 (ko) * 2022-11-15 2023-04-25 고등기술연구원연구조합 가변형 반응기

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7743861B2 (en) * 2006-01-06 2010-06-29 Delphi Technologies, Inc. Hybrid solid oxide fuel cell and gas turbine electric generating system using liquid oxygen
US20110066414A1 (en) * 2007-01-03 2011-03-17 Mills Randell L System and Method of Computing and Rendering the Nature of Molecules,Molecular Ions, Compounds and Materials
US20090098421A1 (en) * 2007-04-24 2009-04-16 Mills Randell L Hydrogen-Catalyst Reactor
JP5037214B2 (ja) * 2007-05-01 2012-09-26 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 改質器システム、燃料電池システム、及びその運転方法
US20100082306A1 (en) * 2008-01-02 2010-04-01 Mills Randell L System and method of computing the nature of atoms and molecules using classical physical laws
CA2730712A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 Blacklight Power, Inc. Heterogeneous hydrogen-catalyst reactor
JP5441001B2 (ja) * 2009-05-28 2014-03-12 Ｔｏｔｏ株式会社 固体電解質型燃料電池
JP2010277843A (ja) * 2009-05-28 2010-12-09 Toto Ltd 固体電解質型燃料電池
KR101341255B1 (ko) * 2012-02-16 2014-01-03 세종공업 주식회사 열적 취약성이 향상된 개질기 산화촉매와 이를 구비한 개질기 및 이와 함께 구성된 연료전지 시스템
ES2429738B1 (es) * 2013-08-07 2014-08-11 Abengoa Hidrógeno, S.A. Sistema de reformado de hidrocarburos y/o alcoholes y procedimiento asociado
AU2015305815A1 (en) * 2014-08-19 2017-02-23 WATT Fuel Cell Corp Multi-reformable fuel delivery systems and methods for fuel cells
US10369540B2 (en) 2017-04-17 2019-08-06 Honeywell International Inc. Cell structures for use in heat exchangers, and methods of producing the same
US10128518B2 (en) 2017-04-17 2018-11-13 Honeywell International Inc. Hydrogen production system and methods of producing the same
KR102387372B1 (ko) 2020-09-10 2022-04-14 연세대학교 산학협력단 열교환 면적 제어가 가능한 열 관리형 연료전지 핫박스
CN114484285B (zh) * 2022-04-01 2022-06-10 正和集团股份有限公司 一种炼油厂氢气管网压力调节方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000357528A (ja) 1999-06-15 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムにおける液体燃料の蒸発制御方法
KR20040005064A (ko) * 2002-07-08 2004-01-16 현대자동차주식회사 연료 전지용 일산화탄소 제거기의 공기 유량 제어장치 및방법
KR20050000396A (ko) * 2002-04-18 2005-01-03 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 연료 개질 시스템 및 연료 개질 시스템의 예열방법
JP2005005011A (ja) 2003-06-10 2005-01-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池用燃料改質器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3337078A1 (de) 1983-10-12 1985-05-02 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Verfahren und vorrichtung zum herstellen von synthesegas
USRE39675E1 (en) 1996-06-28 2007-06-05 Matsushita Electric Works, Ltd. Reforming apparatus for making a co-reduced reformed gas
KR100313236B1 (ko) 1996-07-02 2003-05-14 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 연료전지발전시스템
GB9801564D0 (en) 1998-01-27 1998-03-25 Ici Plc Catalyst
US6238815B1 (en) * 1998-07-29 2001-05-29 General Motors Corporation Thermally integrated staged methanol reformer and method
DE10141843A1 (de) 2000-08-30 2002-06-13 Denso Corp Wasserstoffversorgungsvorrichtung
JP2002121004A (ja) * 2000-10-06 2002-04-23 Denso Corp 水素供給装置
US7491250B2 (en) * 2002-06-25 2009-02-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Pressure swing reforming
US8038960B2 (en) 2004-01-30 2011-10-18 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Reformer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000357528A (ja) 1999-06-15 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムにおける液体燃料の蒸発制御方法
KR20050000396A (ko) * 2002-04-18 2005-01-03 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 연료 개질 시스템 및 연료 개질 시스템의 예열방법
KR20040005064A (ko) * 2002-07-08 2004-01-16 현대자동차주식회사 연료 전지용 일산화탄소 제거기의 공기 유량 제어장치 및방법
JP2005005011A (ja) 2003-06-10 2005-01-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池用燃料改質器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102525598B1 (ko) * 2022-11-15 2023-04-25 고등기술연구원연구조합 가변형 반응기
WO2024106622A1 (ko) * 2022-11-15 2024-05-23 고등기술연구원연구조합 가변형 반응기

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Publication number Publication date
EP1808927A1 (en) 2007-07-18
CN100521344C (zh) 2009-07-29
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EP1808927B1 (en) 2009-09-16
US20070166580A1 (en) 2007-07-19
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DE602007002413D1 (de) 2009-10-29

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