KR101738211B1 - 고체산화물 연료전지 시스템에서 비상 정지 또는 정전 시 스텍 보호 방법 - Google Patents

고체산화물 연료전지 시스템에서 비상 정지 또는 정전 시 스텍 보호 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체산화물 연료전지 시스템에서 비상 정지 또는 정전 시 스텍 보호 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체산화물 연료전지 시스템에서 비상 정지(shut down) 또는 정전 등에 의해, 스텍의 음극 체널에 연료가스와 물의 공급이 중단될 경우, 음극이 공기 중의 산소에 의해 오염되고, 이로 인해 음극 재료의 재산화가 일어나면서 스텍에 crack이 발생되는 것을 방지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연료전지는 연료전지 스텍과 함께 핫 박스에 안치되고, 수위 차이에 의해서 물 저장조로부터 공급된 물을 기화시켜 스텍 음극으로 공급하는 보조 기화기가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

고체산화물 연료전지 시스템에서 비상 정지 또는 정전 시 스텍 보호 방법{Protection method of stack upon emergency shut down or black out in the solid oxide fuel cell system}
본 발명은 고체산화물 연료전지 시스템에서 비상 정지 또는 정전 시 스텍 보호 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체산화물 연료전지 시스템에서 비상 정지(shut down) 또는 정전 등에 의해, 스텍의 음극 체널에 연료가스와 물의 공급이 중단될 경우, 음극이 공기 중의 산소에 의해 오염되고, 이로 인해 음극 재료의 재산화가 일어나면서 스텍에 crack이 발생되는 것을 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료를 산소와 연소하여 생기는 화학적 에너지를 직접 전기로 변환시키는 장치이며, 많은 경우 수소를 연료로서 사용하고 있다.
H2 + O2 → H2O (전기 및 열 발생)
연료전지는 음극 (연료극, anode), 전해질(electrolyte), 양극(공기극, cathode)으로 구성된 단위 cell을 적층한 스텍에서 양극에는 공기를 음극에는 수소 함유 가스를 공급하면 반응하여 전기와 열이 발생된다.
대표적으로 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 및 인산형 연료전지 (PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell)는 백금 촉매를 전극에 사용하고 각각 80℃ 및 180℃ 정도의 저온에서 운전되며, 탄산염 연료전지 (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)와 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)는 각각 금속과 금속산화물을 전극으로 사용하고 650℃와 700∼800℃ 범위의 고온에서 운전된다.
이중 다른 연료 전지에 비해 고온에서 운전되는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, 이하 SOFC 라 함)는 음극에 공급되는 연료로서 수소와 함께 CO 등을 포함한 연료가 사용될 수 있으며, 전극 및 전해질 재료로 값싼 금속산화물 또는 니켈을 사용할 수 있다는 장점이 있어, 고효율 저공해 차세대 발전방식으로 각광받고 있다.
이러한 SOFC는 전해질에는 안정한 결정구조를 가지는 이트리아(yttria)를 첨가한 지르코니아 (이하, YSZ 라 함)을 사용하고, 양극에는 LaSrMnO3 같은 페롭스카이드 계 금속산화물을 사용하고, 음극에는 니켈산화물과 지르코니아을 혼합한 재료를 사용하고, 운전 초기에 음극에 수소를 공급하여 니켈산화물을 니켈로 환원한 후 운전하게 된다.
반면, SOFC는 높은 운전 온도로 인해 운전을 시작하는데 걸리는 시간이 길다는 문제가 있다. 또한, 운전 중 운전 조건이나 온도를 변화시키기가 힘들며, 운전을 중단하는 것은 더욱 어렵다. 특히, 운전을 하다가 비정상적으로 연료 공급이 중단되면 스텍이 냉각되면서 양극에서 역류된 산소가 음극 재료인 니켈을 재산화시키게 되고, 재산화 과정에서 음극의 부피가 팽창하면서 스텍에 크랙이 발생하게 된다.
따라서 SOFC는 중단 없는 지속적이 운전이 요구되며, 운전이 갑자기 중단될 경우 스텍을 보호할 수 있는 방안들이 필요하다.
대한민국 공개 특허 제 10-2010-0120171호에서는 운전 중단 시 음극 보호를 위해 니켈의 산화 유발점 온도(300 ℃) 이하까지 음극에 최소한의 연료를 지속적으로 공급하는 방법을 개시하고 있다.
대한민국 공개 특허 제10-2012-0004938호에서는 니켈의 산화를 막을 수 있는 질소 가스를 공기로부터 분리하여 개질 가스에 혼입하는 방법을 개시하고 있다.
미국 특허 제 7,892,678호에서는 운전 중단 후 스텍을 빨리 식히기 위해 양극은 공기로 식히고 음극은 개질기 전단에 물을 주입하여 증발시켜 개질 가스와 혼입하여 스텍을 식히면서 가동을 중단하는 방법을 제시하고 있다.
그러나, 이러한 방법들은 미리 계획된 운전 중단을 위한 것으로서, 예기치 못한 중단, 예를 들어, 펌프나 기기가 갑자기 고장이 나거나, 물이나 연료가 갑자기 단절되었거나, 또는 black out 에 의해 외부 전기가 정전이 될 경우에는 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 예기치 못한 갑작스런 운전 중단에도 음극을 보호하는데 필요한 환원제나 비활성 물질, 예를 들어 수소 함유 가스, 질소, 또는 수증가를 공급할 수 있는 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 과제는 SOFC 연료전지의 가동 중 예상치 못한 운전 중단 시 음극에 수증기를 공급하여 음극을 보호하는 방법을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 예상치 못한 가동 중단 시 음극의 재산화를 막을 수 있는 비상 운전 장치를 구비한 SOFC 시스템을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 SOFC 연료전지의 가동 중 예상치 못한 운전 중단 시 음극에 수증기를 공급할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 SOFC 연료전지 시스템은 운전중인 SOFC 연료전지 시스템이 비상 정지할 경우에 연료 전지의 스텍 음극에 물을 공급할 수 있도록, 연료전지 스텍과 함께 핫 박스에 안치되어, 수위 차이에 의해서 물 저장조로부터 공급된 물을 기화시켜 스텍 음극으로 공급하는 보조 기화기가 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 보조 기화기에서는 비상 정지 시, 예를 들어, 운전 도중 기기의 고장에 의한 시스템 작동 정지나, 연료, 공기 또는 물의 외부로부터의 공급 단절이나, 외부의 정전으로 송전 불능에 의한 가동 중지가 발생할 경우에도, 물 저장조로부터 수위차에 의해서 공급되는 물이, 핫박스 내에 함께 안치된 고온의 스텍에 의해서 높은 온도가 유지되는 있는 보조 기화기를 통해 스팀으로 기화되고, 발생된 스팀이 스텍 음극으로 공급되어 음극의 재산화를 막아주게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 보조 기화기에서는 비상시뿐만 아니라, 정상 운전시에도 상시로 물로 공급되어 스팀이 발생하고, 보조 기화기에서 발생된 스팀은 기화기에 의해서 발생된 연료가스와 혼합되어 스텍으로 공급될 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 연료 전지의 스텍으로 공급되는 연료가스가 상기 보조 기화기를 경유하면서 보조 기화기에서 발생된 스팀과 함께 연료전지로 공급될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보조 기화기에 공급되는 물에는 연료가스가 녹아 있어, 물의 기화되면서 연료가스가 함께 공급되는 것이 바람직하다. 상기 물에 녹아 있는 연료가스의 농도는 조절할 수 있으며, 비상시 가능한 다량의 연료를 공급할 수 있도록 포화 상태로 녹아 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시에 있어서, 연료가스가 용해된 물에 제조하기 위해서, 보조 기화기에 연결된 물 저장조에서는 연료가스를 직접 물속으로 버블링(bubbling)시키거나 연료가스에 물을 스프레이하여 물에 연료가스를 녹일 수 있다. 물 저장조를 거친 연료가스는 다시 보조 기화기를 경유하면서 보조 기화기에서 발생하는 물과 연료가스의 혼합물과 혼합된 후, 연료전지 스텍으로 공급된다.
본 발명에 있어서, 상기 물 저장조와 보조기화기 사이에는 정량의 물을 소량으로 지속적으로 공급할 수 있도록 흐름 조절 밸브가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 흐름 조절 밸브는 수동으로 유량을 조절할 수 있는 밸브를 사용하거나 상시 개방된 상태로 유량이 조절되는 오리피스관을 설치할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보조 기화기는 스텍 옆에 근접하게 위치하여 비상 운전 중단에 따라 냉각될 경우, 시간에 따른 온도 패턴이 스텍의 온도 패턴과 유사하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, SOFC시스템은 고온에서 운전되는 연료전지 스텍과, 상기 스텍이 안치되어 단열되는 핫박스와, 상기 스텍에서 배출되는 스텍배출가스가 공기 및 연료가스와 열교환하는 전처리기와, 상기 전처리기에 물을 공급하는 물저장조와 연료가스를 공급하는 연료 저장조를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 물 저장조는 보조 기화기보다 높은 위치에 설치되고, 보조기화기에 연결된 관로를 통해서 보조기화기에 수압차에 의해서 물이 공급되며, 전처리기에 연결된 다른 관로를 통해서 전처리기로 물이 투입된다.
본 발명에 있어서, 상기 물저장조에는 연료가스 저장조에 연결된 관로를 통해서 연료가 공급된다. 공급된 연료가스는 물과 접촉, 예를 들어 버블링된 후, 전처리기에 연결된 관로를 통해 전처리기로 보내진다. 이 과정에서 물 저장조의 물에는 연료가스가 녹아 용해된다.
본 발명에 있어서, 상기 전처리기에서는 일 측으로 스텍에서 배출된 스텍 배출가스가 유입된 후 스택배출가스 채널을 통해서 타측으로 흘러나가고, 타 측으로 공기와 물을 포함하는 연료가스가 각각 유입되고, 공기채널과 연료가스 채널을 통해서 각각 일 측으로 흘러나가면서, 상호 열교환된다. 바람직하게는 연료가스 채널의 내부에는 개질 촉매가 설치된다.
상기 전처리기의 연료가스 채널에는 물저장조에 연결된 관로를 통해서 물이 유입되고, 또한 연료가스 저장소에 연결되고 보조 기화기를 경유하는 관로를 통해서 연료가스가 유입된다. 보조 기화기로부터 유입되는 연료가스에는 물 저장조로부터 공급되어 기화된 물이 혼합되어 함께 유입된다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 스텍의 음극에 공급되는 연료가스를 가습하기 위해 사용되는 가습기와는 별도로 보조 가습기를 추가로 마련하여 스텍과 같이 hot box 안에 안치하고 스텍과 같은 온도 환경에 놓여 있도록 한 후 물 공급용 저장조의 높이를 상기 보조 가습기보다 높은 위치에 적치하여 높이 차이에 의해 물을 공급하되 배관 상에 흐름 제한 장치(low restriction device)를 설치하여 평소에도 아주 미량의 물만 공급될 수 있도록 설계 된다. 이렇게 설계되고 제작된 설비에서 연료가스는 상기 물 저장조에 먼저 공급되며 이때 물속에 bubbling 또는 물을 spray 하여 연료가스가 항상 물속에 포화 농도로 용해 되도록 한 후 먼저 보조 가습기를 거친 후에 스텍의 전처리 장치 인 주 가습기로 유입되며 이후 통상의 개질기를 거쳐서 스텍에 공급되도록 장치가 제작되고 공정이 설계 된다.
본 발명에서 제안된 방법에 의하면, 기기의 작동 불능이나 원료의 공급 단절 또는 더 심각한 black out의 경우 등 어떠한 비상시국의 경우에도 스텍으로 소량의 스팀이 항상 공급되어지며, 또한 이 스팀 속에는 연료가스가 물 속 포화 용해도 만큼 녹아서 혼입될 수 있기 때문에 마찬가지로 물속에 용해되어 있던 산소를 제어하여 음극 내 가스 분위기를 환원 분위기에 놓이게 함으로써 음극 체널 내 온도가 닉켈의 산화 유발점 이하로 식을 때 까지 항상 음극을 보호하게 되어 그 다음 재가동에 아무런 불편함이 없도록 한다.
또한 본 발명에서 제안된 상기 보조 가습기는 적어도 물이 기화하는 부분이 hot box 내의 스텍 옆에 안치되어 스택의 온도와 같은 환경에 있기 때문 스텍이 닉켈 산화유발점 (약 300oC) 이하로 내려 갈 때 까지도 보조기화기 내 온도가 높아서 물의 증발이 유지될 수가 있고, 또한 물 저장조와 보조 기화기의 수위 차이로 물이 보조 기화기에 공급되기 때문에 시간이 지나면서 수위 차가 점점 줄어들어 스텍이 냉각되는 것과 연동되어 물 공급량도 자연스럽게 감소하여 스팀량도 점진적으로 줄어드는 방법을 제공한다. 따라서 스텍이 상온으로 완전히 식고 시간이 충분히 지나게 되면 물 저장조와 보조 기화기 상의 물의 수위가 같아지기 때문에 보조기화기에 공급되는 연료가스의 주입 위치는 최종 수위가 같아지는 위치의 상부에 두는 것이 나중 재 가동 시 연료가스의 원활한 흐름을 위해서 바람직하다.
상기 제안에서 운전 중단 시 수증기만 스텍의 음극에 다량 공급하는 경우에는 물속에 포화용해도로 존재하는 산소 (예를 들어 물 L당 산소 g량으로 10oC에서 0.057, 20oC에서는 0,044 존재)에 의해 닉켈의 재산화가 진행 될 수가 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 경우를 예방하기 위해 두가지의 안전 장치를 제시하고자 한다. 하나는 연료가스를 가습기에 공급하기 전에 먼저 물 저장조에 통과시켜 믈속 bubbling이나 물을 연료가스에 spray하는 방법으로 연료가스도 물속에 포화 용해도로 녹이게 된다. 예로 대표적인 연료가스 인 메탄은 10oC에서 0.03, 20oC에서 0.023의 포화 용해도를 가지고 있다. 따라서 용해된 메탄이 외부 개질기 나 음극의 닉켈 촉매에서 다량의 수증기에 의해 내부 개질반응 후에는 메탄 한 몰에서 경험 상 약 3 몰 이상의 수소가 발생하므로 실제 수소 량은 산소 대비 몰수로 비교하면 4배 정도 농도가 높아서 음극이 환원 분위기로 유지되도록 하는 유용한 수단을 제공한다. 둘째는 스텍에 주입되는 수증기의 유량을 제어하는 방법으로 이것은 물 저장조와 보조 기회기 사이 배관에 orifice 같은 flow restriction device를 설치하며 물 공급 우량을 주 가습기/개질기에 공급되는 물의 량 보다 훨씬 작게 (통상 1% 미만, 바람직하게는 0.1% 미만)으로 유지함으로써 일정 시간 동안 수증기 내 미량의 산소에 의해 닉켈이 재산화가 되는 절대 량을 줄일 수가 있고, 이와 함께 유량 감소에 따른 개질기 또는 음극에서의 수증기 체류시간을 늘려서 포화 용해된 연료가스의 수소로의 전환 반응이 저온에서도 잘 일어나도록 도와주는 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 스텍이 자연적으로 식어서 닉켈 산화 유발점 이하로 떨어지는 시간 까지 물이 물 저장조에서 보조 기화기로 상대 수위 차에 의해 계속 공급될 수 있도록 물 저장조의 상대적 높이나 저장 용량을 결정하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 제안된 비상 정지 시 스텍 보호 방법은 기기의 고장에 의한 시스템 작동 정지, 연료, 공기 또는 물의 외부로 부터의 공급 단절, 외부 세계의 정전으로 송전 불능에 의한 가동 중지 등 어떠한 비상시국에도 별도의 제어나 추가 장비의 설치나 조작이 없이 스텍이 상온으로 자연 냉각 될 때 까지 작동을 하며, 이를 위해 스텍의 hot box에 보조 기화기를 하나 설치하고 물 저장조의 위치와 배관을 조금 변경하는 간단한 방법으로 완성되는 획기적이고 새로운 스텍 보호 방법을 제공한다. 또한 본 발명은 스텍의 운전 중지 후 시간이 흐른 기간에 상관없이 어떤 단계에서나 재가동이 가능한 스텍 보호 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 제안에 따라, 비상 시 스텍의 음극을 보호하기 위해 스텍 hot box 내 설치되는 물 보조 기화기, 기화기에 물을 수위 차이로 공급할 수 있는 물 저장조 및 관련 배관 및 밸브 등의 구성을 나타내는 공정도이다.

본 발명의 원리를 상세히 설명하기 위해, 도 1에 제안된 장치들의 배치 공정도가 고체산화물 연료전지의 통상 설비들과 함께 나타나 있다. 도 1에서 보면 통상의 연료전지 시스템과 다른 부분이 스텍과 함께 hot box에 안장된 보조 기화기 (6)과 물 저장조의 연료가스 용해 설비 (71)이며, 연료가스 (11)과 물 (41)이 기화기/개질기 (4)로 이루어진 스텍 전처리 장치 (2)로 바로 유입되지 않고 물은 보조 기화기 (6)에도 분산 공급되고 연료가스 (11)는 보조 기화기 (41)를 먼저 거친 전처리 장치 (2)로 유입되는 간단하고 손쉬운 변경에 의해 본 발명의 제안이 수행될 수가 있다는 것이다. 본 발명이 원활히 작동하기 위해서는 우선 물 저장조는 평상 시에는 수위 감응형 밸브 (71)로 항상 일정한 수위가 유지되도록 설계되고 비상 시에는 물 펌프 (53)이 가동되지 않거나 물 공급 밸브 (62)가 차단되어 시간에 따라 지속적으로 수위가 내려가게 된다. 이때 물은 보조 기화기 (6)으로 만 공급되고 스텍 전처리 장치 (2) 내 기회기/개질기 (4)로는 펌프 (54)가 가동 중지되거나 밸브 (63)이 닫혀서 물의 공급이 중단된다. 한편 연료가스 (11)는 평상 시에는 물 저장조 (8) 속으로 bubbling 되면서 물 속에 포화시킨 후 보조 연료기 (6)를 거쳐서 스텍 전처리 장치 (2) 내 기회기/개질기 (4)로 유입되나, 비상 시에는 연료가스 밸브 (61)을 차단하여 연료의 스텍 (1)으로의 유입을 막게 된다. 그러나 어떠한 경우에도 보조 기화기 (6)로의 물 공급은 flow restriction device (64)를 통해서 항상 일어나기 때문 궁극적으로 스텍 (1)으로의 수증기 공급은 계속될 수 있다. 비상 시 연료전지 운전이 멈추게 되면, 물 저장조 (8)의 수위는 시간에 따라 점진적으로 낮아지게 되고 이와 연동하여 보조 기화기 (6)에 공급되는 물도 줄어들게 되며 궁극적으로는 보조 기회기 (6)와 수위가 같아지면 물 공급이 중단된다. 따라서 물 공급이 중단되기 전에 스텍 (10 온도가 닉켈 산화 유발점 이하로 식을 수 있도록 flow restrictiion device (64)를 통한 유량 크기에 맞추어 물 저장조 (8)의 물 저장 용량과 보조 기화기 (6) 대비 상대 수위차를 정하여야 된다. 상기 flow restriction device를 통한 유량은 총 유량 대비 10% 이하 바람직하게는 1% 이하로 유지하여, 수증기에 물의 포화 용해도로 포함된 연료가스의 개질기 또는 스텍 음극 내에서의 체류시간이 길어져서 (500 h-1 이하, 바람직하게는 50 h-1 이하) 보다 저온에서도 수소 함유 가스로의 반응이 잘 진행되어 수증기에 소량 함유된 산소의 산화력을 방지하게 된다.
상기에서 제안된 발명에서, 물 저장조 (8)의 용량이 충분히 크지 않을 경우 운전 상의 편의를 위해 연료가스 (11)의 일부만 물 저장조 (8)로 통과시키고 나머지는 바로 스텍 전처리 장치 (2)에 있는 기회기/개질기 (4)로 유입할 수도 있으며, 또한 평상 시 보조 연료기로 유입되는 물 공급을 차단했다가 비상 시에만 공급이 되게 운전 할 수도 있다.
1. stack
2. 스텍 배출가스와 연료가스 및 공기 사이 열교환 설비
3. 스텍 배출가스 연소/냉각기
4. 연료가스 가습/개질기
5. 공기 가열기
6. 연료가스의 보조 가습기
7. 스텍과 보조 가습기의 물 기화되는 부분을 단열하는 Hot box
8. 물 공급용 및 연료가스 물 속 포화 용해용 저장조
11. 연료가스 공급원
12. 연료가스 보조 가습기 공급
13. 보조 가습기에서 가습되어 배출되는 연료가스를 가습/개질/가열기에 공급
15. 스텍에 공급되는 개질된 수소 함유 연료가스
16. 스텍에서 배출되는 폐 연료가스
21. 공기 공급원
25. 스텍에 공급되는 가열된 공기
26. 스텍에서 배출되는 폐 공기
31. 스텍에서 배출되는 폐 연료가스와 폐 공기의 혼합물
32. 스텍 배출가스의 연소/냉각 후 방출
41. 물 공급원
42. 연료가스의 가습/개질기에 정량 공급되는 물
43. 보조 가습기에 소량 공급되는 물
51. 연료 정량 공급 펌프
52. 공기 정량 공급 펌프
53. 물 저장조 공급 펌프
54. 물을 저장조에서 가습/개질기로 정량 공급하는 펌프
61. 비상 시 연료가스 공급 차단 밸브
62. 물 저장조로의 물 공급 차단 밸브
63. 비상 시 연료가스 가습/개질기 물 공급 차단 밸브
64. 물을 보조가습기에 미량 공급하기 위한 flow restriction device
65. 물 저장조 수위 제어 장치
71. 연료가스 물속 bubbling 튜브

Claims (19)

  1. 연료전지 스택과 함께 핫박스에 안치되고, 연료가스가 녹아 있는 물 저장조로부터 물저장조와의 수위차이에 의해서 상시적으로 연료가스가 녹아 있는 물을 공급받고, 공급된 물을 기화시켜 기화된 물과 연료가스를 연료전지 스택으로 공급하는 보조 기화기가 설치된 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지는 고온에서 운전되는 고체산화물 연료전지 (SOFC)인 것을 특징으로 하는 연료전지.
  3. 제2항에 있어서, SOFC는 연료전지 스텍과; 상기 스텍과 보조기화기가 안치되어 단열되는 핫박스와; 상기 스텍에서 배출되는 스텍배출가스가 공기 및 물을 포함하는 연료가스와 열교환하는 전처리기와; 상기 전처리기에 물을 공급하는 물저장조와; 공기를 공급하는 공기 공급원과; 연료가스를 공급하는 연료 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연료가스는 연료 공급원에서 공급되어 보조 기화기를 경유해서 기화된 물과 함께 전처리기로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연료가스는 연료 공급원에서 공급되어 상기 물 저장조를 경유한 후, 보조 기화기를 경유하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 연료가스가 버블링을 통해서 물을 통과하거나 물이 스프레이 되어, 물에 연료가스가 용해되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기화기는 상기 스텍에 근접하게 설치되고 스텍에 의해서 가열되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  9. 제3항에 있어서, 상기 물 저장조와 보조 기화기 사이에는 정량의 물을 소량으로 지속적으로 공급할 수 있도록 흐름 조절 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지.
  10. 제3항에 있어서, 상기 전처리기에서는 일 측으로 스텍에서 배출된 스텍 배출가스가 유입된 후 스택배출가스 채널을 통해서 타측으로 흘러나가고, 타 측으로 공기와 물을 포함하는 연료가스가 유입되어 각각 공기채널과 연료가스 채널을 통해서 일 측으로 흘러나가면서 스텍배출가스와 상호 열교환하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 연료가스 채널의 내부에는 개질 촉매가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  12. 핫 박스 내에 연료전지 스텍과 함께 물 저장조로부터 연료가스가 녹아 있는 물이 공급되는 보조 기화기를 설치하고, 상기 보조 기화기에 물 저장조의 수위를 이용해서 연료 가스가 녹아 물을 공급하고, 이를 기화시켜 연료전지스텍으로 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 운전 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 물 저장조에서 보조 기화기로 공급되는 물의 유량을 흐름 조절 장치를 이용해서 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 운전 방법.
  15. 제12항에 있어서, 연료가스가 보조기화기를 경유하여 스텍으로 공급 되는 것을 특징으로 하는 연료전지 운전 방법.
  16. 제12항에 있어서, 비상 정지 시 물저장조에서 보조기화기로 수위차에 의해서 물이 공급되고, 공급된 물은 고온의 연료전지 스텍에 의해서 기화된 후, 연료전지 음극으로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 운전 방법.
  17. 물 저장조 보다 낮은 위치에 설치되어, 비상 정지시 상기 물 저장조로부터 높이차에 의해서 연료가스가 녹아 있는 물이 공급되고, 공급된 물이 연료전지 스텍에서 전달된 열에 의해서 가열되어 상기 연료전지 스텍의 음극으로 공급되는 보조 기화기.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서, 정상 운전시에는 상기 물 저장조를 경유한 연료 가스가 유입되어 스팀 및 연료가스와 함께 공급되는 보조 기화기.
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