KR101820537B1 - Pre-reformer for fuel cell - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 연료전지용 전개질기는 연료가스를 공급받아 개질가스로 개질한 다음에 연료전지의 연료극으로 공급하는 연료전지용 전개질기에 관한 것으로서, 연료가스를 개질하는 입상의 개질촉매가 내부에 채워지고 상단과 하단이 개방되는 촉매 튜브, 촉매 튜브를 내부에 수용하고 하측과 상측에 가스 유입구와 가스 배출구를 가지는 몸체부, 몸체부의 하단에 구비되어 촉매 튜브의 하단으로부터 외부로 개질가스를 안내하는 하부 안내부, 및 하부 안내부에 분리가 가능하게 결합되는 하부 덮개부를 포함하며, 하부 안내부는 하부에 개구가 형성되고, 하부 덮개부는 하부 덮개부가 하부 안내부에 결합되면 하부 안내부의 개구를 통해 하부 안내부에 삽입되는 하부 메시를 가지며, 하부 메시는 하부 덮개부가 하부 안내부에 결합되면 촉매 튜브의 하단으로부터 개질촉매가 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. A reformer for a fuel cell according to the present invention relates to a reformer for a fuel cell, which reforms a fuel gas into a reformed gas and then supplies the reformed gas to a fuel electrode of the fuel cell, wherein a granular reforming catalyst for reforming the fuel gas is filled A catalytic tube having an upper end and a lower end opened, a body portion having a gas inlet and a gas outlet at its lower and upper sides, a lower portion provided at a lower end of the body portion and guiding the reformed gas from the lower end of the catalytic tube to the outside, And the lower lid part is coupled to the lower guide part through the opening of the lower guide part, and the lower lid part is detachably connected to the lower guide part, And the lower mesh has a lower mesh portion that, when the lower lid portion is coupled to the lower guide portion, It characterized in that to prevent the reforming catalyst is separated from the stage.

Description

연료전지용 전개질기 {PRE-REFORMER FOR FUEL CELL}PRE-REFORMER FOR FUEL CELL [0002]

본 발명은 연료전지용 전개질기에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 개질촉매를 용이하게 교체할 수 있으면서도 시스템의 효율을 떨어뜨리지 않는 연료전지용 전개질기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell expander, and more particularly, to a fuel cell expander that can easily replace a reforming catalyst and does not deteriorate the efficiency of the system.

연료전지는 탄화수소 연료에 저장된 화학 에너지를 전기화학반응에 의해 전기 에너지로 직접 변환시키는 장치이다. 다시 말해, 연료전지는 연료극에서의 수소 산화반응과 공기극에서의 산소 환원반응에 의해 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시킨다. 이러한 반응을 위해 연료전지의 연료극에는 수소를 공급하여야 하고 연료전지의 공기극에는 산소를 공급하여야 한다. A fuel cell is a device that directly converts chemical energy stored in a hydrocarbon fuel into electrical energy by an electrochemical reaction. In other words, the fuel cell directly converts the chemical energy into electrical energy by the hydrogen oxidation reaction at the anode and the oxygen reduction reaction at the cathode. For this reaction, hydrogen should be supplied to the fuel electrode of the fuel cell and oxygen should be supplied to the air electrode of the fuel cell.

연료극에 공급하는 수소는 일반적으로 천연가스(Natural Gas)와 같은 연료가스를 개질하여 얻는다. 그런데 연료가스를 개질가스로 개질하는 개질반응은 열을 필요로 하는 흡열반응이다. (참고로, 개질반응은 탄화수소를 수소로 개질하는 반응이다.) 따라서 전개질기에는 개질반응을 유도하기 위한 열이 공급되어야 한다. 이러한 열의 공급은 크게 다음의 2가지 방식으로 이루어진다. 하나는 밴드히터(band heater)를 이용하는 방식이고, 다른 하나는 연료전지의 공기극이나 연료극에서 배기되는 배기가스를 이용하는 방식이다. The hydrogen supplied to the fuel electrode is generally obtained by reforming a fuel gas such as a natural gas. However, the reforming reaction that reforms the fuel gas into the reformed gas is an endothermic reaction requiring heat. (For reference, the reforming reaction is the reforming of hydrocarbons into hydrogen.) Therefore, the reforming gas must be supplied with heat to induce the reforming reaction. The supply of such heat is largely accomplished by the following two methods. One is a band heater, and the other is an air electrode of a fuel cell or an exhaust gas exhausted from a fuel electrode.

여기서 밴드히터를 이용하는 방식은 연료전지의 공기극이나 연료극에서 배기되는 배기가스를 전개질기까지 안내하는 배관과 같은 구성이 별도로 요구되지 않기 때문에 그 구조가 간단하다는 장점이 있다. 또한 배관과 같은 구성이 구비되지 않기 때문에 개질촉매를 교체할 필요가 있을 때 보다 용이하게 개질촉매를 교체할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 밴드히터라는 별도의 부하를 이용하기 때문에 밴드히터를 이용하는 방식은 시스템의 효율이 상대적으로 낮다는 단점이 있다. Here, the method using the band heater is advantageous in that the structure is simple since the air electrode of the fuel cell or the pipe for guiding the exhaust gas exhausted from the fuel electrode to the deploying unit is not separately required. In addition, since there is no such a structure as a pipe, there is an advantage that the reforming catalyst can be replaced more easily when it is necessary to replace the reforming catalyst. However, since a separate load is used as a band heater, a method using a band heater has a drawback that the efficiency of the system is relatively low.

이와는 반대로 배기가스를 이용하는 방식은 별도의 부하를 이용하지 않기 때문에 시스템의 효율이 상대적으로 높다는 장점이 있는데 반해, 배기가스를 안내하는 배관과 같은 구성이 요구되기 때문에 그 구조가 복잡하고, 개질촉매를 교체할 때 배관을 분리하는 등의 작업이 선행되어야 하기 때문에 개질촉매를 용이하게 교체할 수 없다는 단점이 있다. On the other hand, the system using the exhaust gas has a merit that the efficiency of the system is relatively high because it does not use a separate load, but the structure like the pipe for guiding the exhaust gas is required, There is a disadvantage in that it is not possible to easily replace the reforming catalyst because the operation such as disconnection of the piping should be preceded.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 개질촉매를 용이하게 교체할 수 있으면서도 시스템의 효율을 떨어뜨리지 않는 연료전지용 전개질기를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a reformer for a fuel cell which can easily replace a reforming catalyst and does not deteriorate the efficiency of the system.

본 발명에 따른 연료전지용 전개질기는 연료가스를 공급받아 개질가스로 개질한 다음에 연료전지의 연료극으로 공급하는 연료전지용 전개질기에 관한 것으로서, 연료가스를 개질하는 입상의 개질촉매가 내부에 채워지고 상단과 하단이 개방되는 촉매 튜브, 촉매 튜브를 내부에 수용하고 하측과 상측에 가스 유입구와 가스 배출구를 가지는 몸체부, 몸체부의 하단에 구비되어 촉매 튜브의 하단으로부터 외부로 개질가스를 안내하는 하부 안내부, 및 하부 안내부에 분리가 가능하게 결합되는 하부 덮개부를 포함하며, 하부 안내부는 하부에 개구가 형성되고, 하부 덮개부는 하부 덮개부가 하부 안내부에 결합되면 하부 안내부의 개구를 통해 하부 안내부에 삽입되는 하부 메시를 가지며, 하부 메시는 하부 덮개부가 하부 안내부에 결합되면 촉매 튜브의 하단으로부터 개질촉매가 이탈되는 것을 방지하며, 상기 하부 덮개부가 상기 하부 안내부로부터 분리될때, 상기 하부 메시가 상기 하부 안내부로부터 이탈되어 상기 개질촉매가 자중에 의해 하방으로 이동함으로써, 상기 촉매 튜브의 개방된 하단과 상기 하부 안내부의 개구를 통해 배출될 수 있는 것을 특징으로 한다. A reformer for a fuel cell according to the present invention relates to a reformer for a fuel cell, which reforms a fuel gas into a reformed gas and then supplies the reformed gas to a fuel electrode of the fuel cell, wherein a granular reforming catalyst for reforming the fuel gas is filled A catalytic tube having an upper end and a lower end opened, a body portion having a gas inlet and a gas outlet at its lower and upper sides, a lower portion provided at a lower end of the body portion and guiding the reformed gas from the lower end of the catalytic tube to the outside, And the lower lid part is coupled to the lower guide part through the opening of the lower guide part, and the lower lid part is detachably connected to the lower guide part, And the lower mesh has a lower mesh portion that, when the lower lid portion is coupled to the lower guide portion, Thereby preventing the reforming catalyst from being detached from the lower guide portion, and when the lower cover is separated from the lower guide portion, the lower mesh is separated from the lower guide portion and the reforming catalyst is moved downward by its own weight, And can be discharged through an opened lower end and an opening of the lower guide portion.

본 발명에 따른 연료전지용 전개질기는 연료극이나 공기극으로부터 배기되는 배기가스를 이용할 수 있는 구조를 가지기 때문에 시스템의 효율을 떨어뜨리지 않으면서도 개질반응에 열을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 덮개부를 분리하는 것만으로도 용이하게 개질촉매를 교체할 수 있다.Since the deployer for a fuel cell according to the present invention has a structure that can use the exhaust gas exhausted from the fuel electrode or the air electrode, it is possible not only to supply heat to the reforming reaction without deteriorating the efficiency of the system, The reforming catalyst can be easily replaced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 전개질기를 도시하고 있는 사시도
도 2는 도 1의 연료전지용 전개질기의 분해 사시도
도 3은 도 1의 단면도1 is a perspective view showing a fuel cell expander according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is an exploded perspective view of the expander for fuel cell of Fig.
Figure 3 is a cross-

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 전개질기를 도시하고 있는 사시도이고, 도 2는 도 1의 연료전지용 전개질기의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 단면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 전개질기는 연료가스를 공급받아 개질가스로 개질한 다음에 이를 연료전지로 공급하는 장치에 관한 것으로서, 도 1 내지 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 기본적으로 촉매 튜브(110), 몸체부(120), 하부 안내부(130) 및 하부 덮개부(140)를 포함한다.FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell expander according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell expander of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 1 to 3, the apparatus for supplying a fuel gas according to an embodiment of the present invention is a device for supplying a reformed gas to a fuel cell, And includes a tube 110, a body portion 120, a lower guide portion 130, and a lower cover portion 140.

촉매 튜브(110)는 공급받은 연료가스를 개질가스로 개질하기 위한 구성이다. 이를 위해 촉매 튜브(110)는 그 내부에 입상(pellet)의 개질촉매를 구비한다. 즉, 촉매 튜브(110)의 내부는 입상의 개질촉매로 채워진다. 이러한 구성으로 인해 연료가스는 촉매 튜브(110)의 내부를 흐르면서 개질촉매와 반응하여 개질가스로 개질된다. 참고로, 연료가스가 촉매 튜브(110)를 통과한다고 하여 그 전부가 수소 가스로 개질되는 것은 아니다. 즉, 본 명세서에서 기재하고 있는 개질가스는 미반응 연료가스를 포함한 수소 가스를 말한다. The catalyst tube 110 is a structure for reforming the supplied fuel gas into a reformed gas. For this purpose, the catalyst tube 110 has a pellet reforming catalyst therein. That is, the inside of the catalyst tube 110 is filled with the granular reforming catalyst. Due to this configuration, the fuel gas flows into the catalyst tube 110 and reacts with the reforming catalyst to reform the reforming gas. For reference, the fuel gas does not pass through the catalyst tube 110 and is not entirely reformed into hydrogen gas. That is, the reforming gas described in this specification refers to hydrogen gas containing unreacted fuel gas.

그런데 이러한 개질반응은 흡열반응이기 때문에 열이 공급되어야 한다. 이러한 열의 공급은 후술할 바와 같이 몸체부(120)의 가스 유입구(122)를 통해 몸체부(120)의 내부로 공급된 고온의 가스에 의해 이루어진다. 참고로, 촉매 튜브(110)에 채워지는 개질촉매에는 특별한 제한이 없다. 즉, 촉매 튜브(110)에 채워져서 연료가스를 개질할 수 있는 촉매이면 어느 것이나 채용될 수 있다. 그리고 촉매 튜브(110)는 일반적으로 복수 개가 구비된다. However, since this reforming reaction is an endothermic reaction, heat must be supplied. The supply of the heat is performed by the high-temperature gas supplied to the interior of the body portion 120 through the gas inlet 122 of the body portion 120, as described later. For reference, the reforming catalyst to be filled in the catalyst tube 110 is not particularly limited. That is, any catalyst that can be filled in the catalyst tube 110 to reform the fuel gas can be employed. And a plurality of catalyst tubes 110 are generally provided.

몸체부(120)는 촉매 튜브(110)를 그 내부에 수용하기 위한 구성이다. 즉, 촉매 튜브(110)는 몸체부(120)의 내부에 설치된다. 그리고 몸체부(120)는 외부로부터 고온의 가스를 공급받아 촉매 튜브(110)로 열을 전달하기 위한 구성이다. 이를 위해 몸체부(120)는 가스가 유입되는 가스 유입구(122)와 가스가 배출되는 가스 배출구(124)를 가진다. 즉, 가스 유입구(122)를 통해 몸체부(120)의 내부로 공급된 고온의 가스는 가스 배출구(124)를 통해 몸체부(120)의 외부로 배출되기 전까지 촉매 튜브(110)의 주위를 흐르면서 열교환을 통해 촉매 튜브(110)로 열을 공급한다. The body portion 120 is configured to receive the catalyst tube 110 therein. That is, the catalyst tube 110 is installed inside the body portion 120. The body portion 120 is configured to transmit heat to the catalyst tube 110 by receiving a high-temperature gas from the outside. To this end, the body part 120 has a gas inlet 122 through which the gas flows and a gas outlet 124 through which the gas is discharged. That is, the high-temperature gas supplied into the body portion 120 through the gas inlet 122 flows around the catalyst tube 110 until it is discharged to the outside of the body portion 120 through the gas outlet 124 And supplies heat to the catalyst tube 110 through heat exchange.

이러한 가스 유입구(122)와 가스 배출구(124)는 몸체부(120)의 하측과 상측에 구비된다. 다만, 이러한 기재가 가스 유입구(122)와 가스 배출구(124)의 위치를 한정하는 것은 아니다. 즉, 가스 유입구(122)가 반드시 몸체부(120)의 하측에, 그리고 가스 배출구(124)가 반드시 몸체부(120)의 상측에 설치되어야 하는 것은 아니다. 그러나 통상적으로 연료가스가 촉매 튜브(110)의 상단으로 공급되어 촉매 튜브(110)의 하단으로 배출되기 때문에, 가스 유입구(122)는 몸체부(120)의 하측에, 그리고 가스 배출구(124)는 몸체부(120)의 상측에 구비되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 일반적으로 대향류(counter flow)를 이룰 때 보다 효율적으로 열교환이 이루어지기 때문이다. The gas inlet 122 and the gas outlet 124 are provided on the lower side and the upper side of the body 120, respectively. However, such a substrate does not limit the positions of the gas inlet 122 and the gas outlet 124. That is, the gas inlet 122 does not necessarily have to be installed on the lower side of the body portion 120, and the gas outlet 124 must necessarily be provided on the upper side of the body portion 120. However, since the fuel gas is typically supplied to the upper end of the catalyst tube 110 and discharged to the lower end of the catalyst tube 110, the gas inlet 122 is located below the body portion 120 and the gas outlet 124 And is preferably provided on the upper side of the body part 120. This is because heat exchange is generally more efficient when counterflow is achieved.

한편, 개질촉매로 열을 공급하는 고온의 가스는 연료전지의 연료극이나 공기극으로부터 공급될 수 있다. 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell; MCFC)나 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell; SOFC)와 같은 고온형 연료전지는 연료극이나 공기극에서 고온의 가스가 배기된다. 이에 따라 이러한 고온의 가스를 열원으로 이용하면 밴드히터와 같은 별도의 부하를 이용하지 않더라도 개질촉매에 필요한 열을 공급할 수 있다. 다시 말해, 연료전지의 연료극이나 공기극으로부터 배기되는 배기가스를 가스 유입구(122)를 통해 몸체부(120)의 내부로 공급하면, 별도의 부하를 이용하지 않기 때문에 시스템의 효율을 떨어뜨리지 않으면서도 필요한 열을 개질촉매로 전달할 수 있다. 참고로, 이러한 구조를 채용하기 때문에 발생하는 개질촉매의 교체의 불편함은 후술할 덮개부(140, 170)에 의해 해결할 수 있다. On the other hand, the high-temperature gas that supplies heat to the reforming catalyst can be supplied from the fuel electrode or the air electrode of the fuel cell. A high temperature type fuel cell such as a Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) or a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) exhausts a high temperature gas from a fuel electrode or an air electrode. Accordingly, if such a high temperature gas is used as a heat source, the heat required for the reforming catalyst can be supplied without using a separate load such as a band heater. In other words, if the fuel electrode of the fuel cell or the exhaust gas exhausted from the air electrode is supplied to the interior of the body portion 120 through the gas inlet 122, no additional load is used, The heat can be transferred to the reforming catalyst. For reference, the inconvenience of replacement of the reforming catalyst that occurs due to the adoption of such a structure can be solved by the cover portions 140 and 170 to be described later.

하부 안내부(130)는 몸체부(120)의 하단에 구비되어 촉매 튜브(110)로부터 외부로 개질가스를 안내하기 위한 구성이다. 즉, 하부 안내부(130)는 촉매 튜브(110)의 하단으로부터 배출된 개질가스를 하부 안내부(130)의 측면에 구비된 연료 배출구(132)를 통해 외부로 안내하기 위한 구성이다. 이러한 안내를 통해 개질가스를 외부로 배출하기 위해 촉매 튜브(110)는 그 하단이 부분적으로, 또는 전체적으로 개방된다. 그리고 하부 안내부(130)는 그 상면에 촉매 튜브(110)의 하단(보다 정확히는 하단에 형성된 개구)에 대응한 복수 개의 개구(134)를 가진다. The lower guide portion 130 is provided at the lower end of the body portion 120 to guide the reformed gas from the catalyst tube 110 to the outside. That is, the lower guide unit 130 is configured to guide the reformed gas discharged from the lower end of the catalyst tube 110 to the outside through the fuel outlet 132 provided on the side surface of the lower guide unit 130. Through this guide, the lower end of the catalyst tube 110 is partially or totally opened to exhaust the reforming gas to the outside. The lower guide portion 130 has a plurality of openings 134 corresponding to the lower end (more precisely, the opening formed at the lower end) of the catalyst tube 110 on the upper surface thereof.

이러한 개구(134)를 통해 촉매 튜브(110) 내의 개질가스는 하부 안내부(130)의 내부로 배출된다. 그런 다음에 개질가스는 연료 배출구(132)를 통해 외부로 배출된다. 이와 같이 촉매 튜브(110)의 하단에 대응한 위치에 개구(134)를 형성하면, 하부 안내부(130)의 내부가 몸체부(120)의 내부로부터 분리되기 때문에 누설 없이 개질가스를 모두 외부로 배출할 수 있다. (몸체부의 내부는 배기가스가 유동하는 공간으로, 그리고 하부 안내부의 내부는 개질가스가 유동하는 공간으로 분리될 필요가 있다.) 이와 같이 외부로 배출된 개질가스는 배관 등을 통해 연료전지의 연료극으로 공급된다.The reformed gas in the catalyst tube 110 is discharged into the lower guide portion 130 through the opening 134. Then, the reformed gas is discharged through the fuel outlet 132 to the outside. When the opening 134 is formed at a position corresponding to the lower end of the catalyst tube 110 as described above, since the inside of the lower guide part 130 is separated from the inside of the body part 120, Can be discharged. (The inside of the body part needs to be separated into a space through which the exhaust gas flows, and the inside of the lower guide part needs to be separated into a space through which the reformed gas flows.) The reformed gas thus discharged to the outside flows through the pipe, .

참고로, 전술한 외부는 단순히 하부 안내부(130)의 외부로 이해되어야 한다. 그리고 전술한 하단(예를 들어, 몸체부의 하단)이나 하부(예를 들어, 하부 안내부)는 절대적인 위치를 나타내는 것이 아니라, 상대적인 위치를 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 도면에서 도시하고 있는 것과는 다르게 개질가스가 몸체부의 상측에서 배출되는 경우에는 전술한 하부 안내부가 몸체부의 상단에 구비되는 상부 안내부가 될 수 있다. 또한 전술한 하부 안내부는 몸체부에 일체로 형성될 수도 있고, 별개로 형성된 다음에 몸체부에 결합될 수도 있다. For reference, the outside described above should be understood simply as the outside of the lower guide 130. It should be understood that the lower end (for example, the lower end of the body part) or the lower part (for example, the lower guide part) does not represent an absolute position but represents a relative position. That is, unlike the one shown in the drawing, when the reformed gas is discharged from the upper side of the body portion, the lower guide portion may be an upper guide portion provided at the upper end of the body portion. The lower guide may be integrally formed with the body portion, or may be separately formed and then coupled to the body portion.

하부 덮개부(140)는 하부 안내부(130) 측에서 촉매 튜브(110) 내의 개질촉매를 보다 용이하게 제거하기 위한 구성이다. 이를 위해 하부 덮개부(140)는 하부 안내부(130)에 분리가 가능하게 결합된다. 그리고 하부 덮개부(140)는 무수한 구멍을 가지는 하부 메시(142)를 구비한다. 이러한 구성의 하부 덮개부(140)에 대해 보다 상술하면, 하부 덮개부(140)는 하부 메시(142)가 고정된 채로 하부 안내부(130)에 결합되거나, 또는 결합된 다음에 분리된다. 하부 덮개부(140)가 하부 안내부(130)에 결합될 때 하부 메시(142)는 하부 안내부(130)의 하부에 형성된 개구(도 2의 도면부호 166의 개구 참조)를 통해 하부 안내부(130)의 내부로 삽입된다. The lower cover portion 140 is configured to more easily remove the reforming catalyst in the catalyst tube 110 from the lower guide portion 130 side. To this end, the lower cover 140 is detachably coupled to the lower guide 130. And the lower lid portion 140 has a lower mesh 142 having innumerable holes. The lower cover portion 140 is coupled to the lower guide portion 130 with the lower mesh 142 being fixed or detached after being coupled to the lower guide portion 130 as described above with respect to the lower cover portion 140 having such a configuration. When the lower cover 140 is coupled to the lower guide 130, the lower mesh 142 is guided to the lower guide 130 through an opening (see opening 166 in FIG. 2) (130).

이때 하부 메시(142)는 하부 안내부(130)의 상측 내면에 접한다. 하부 안내부(130)의 상면에는 전술한 것과 같이 촉매 튜브(110)의 하단과 통하는 개구(134)가 형성된다. 따라서 하부 메시(142)가 하부 안내부(130)의 상측 내면에 접하면 촉매 튜브(110)의 하단으로부터 개질촉매가 이탈될 수 없다. 즉, 촉매 튜브(110)의 하단은 개방되어 있으므로 이를 막지 않으면 개질촉매가 촉매 튜브(110)의 하단으로부터 이탈될 수 있으나, 하부 메시(142)가 하부 안내부(130)의 상측 내면에 접하고 있으면 촉매 튜브(110)의 하단으로부터 개질촉매가 더 이상 이탈될 수 없다. At this time, the lower mesh 142 contacts the upper inner surface of the lower guide 130. On the upper surface of the lower guide part 130, an opening 134 communicating with the lower end of the catalyst tube 110 is formed as described above. Therefore, when the lower mesh 142 contacts the upper inner surface of the lower guide 130, the reforming catalyst can not be released from the lower end of the catalyst tube 110. That is, since the lower end of the catalyst tube 110 is open, the reforming catalyst can be separated from the lower end of the catalyst tube 110 without blocking it. However, if the lower mesh 142 is in contact with the upper inner surface of the lower guide 130 The reforming catalyst can no longer be released from the lower end of the catalyst tube 110.

다만, 하부 안내부(130)의 상면은 일정한 두께(t)를 가지므로 촉매 튜브(110)의 하단과 하부 메시(142) 사이는 일정한 거리가 있다. 그러나 촉매 튜브(110)의 하단과 하부 메시(142) 사이는 하부 안내부(130)의 상면을 관통하는 개구(134)일 뿐이므로, 하부 안내부(130)의 상측 내면에 접하는 하부 메시(142)로 개질촉매의 이탈을 막는 것에는 전혀 문제가 없다. 개구(134)를 형성하는 공간에 개질촉매가 소량 쌓여 있을 뿐이며, 이와 같이 쌓여 있다고 하더라도 전개질기의 성능에는 전혀 지장을 주지 않는다. Since the upper surface of the lower guide 130 has a constant thickness t, the distance between the lower end of the catalyst tube 110 and the lower mesh 142 is a certain distance. Since the lower end of the catalyst tube 110 and the lower mesh 142 are only the openings 134 passing through the upper surface of the lower guide 130, ), There is no problem in preventing the removal of the reforming catalyst. Only a small amount of the reforming catalyst is accumulated in the space forming the opening 134, and even if the reforming catalyst is accumulated in this way, the performance of the expanding catalyst is not affected at all.

참고로, 하부 메시(142)는 최소한 하부 안내부(130)의 상측 내면에 접하는 높이(h)를 가져야 한다. 그러나 하부 메시(142)가 어느 정도의 탄성을 가지는 재료로 이루어진다면 이보다 높은 높이를 가지는 것이 보다 바람직할 수 있다. 하부 덮개부(140)가 하부 안내부(130)에 결합되면 하부 메시(142)가 눌리면서 탄성에 의해 하부 안내부(130)의 상면에 형성된 개구(134)를 보다 확실하게 막을 수 있기 때문이다. 그리고 하부 덮개부(140)는 하부 안내부(130)의 내부로부터 개질가스가 누설되지 않도록 하부 안내부(130)에 결합될 필요가 있다. 이를 위해 하부 안내부(130)와 하부 덮개부(140)의 사이에는 밀봉부재(미도시)가 더 설치될 수 있다.For reference, the lower mesh 142 should have a height h at least in contact with the upper inner surface of the lower guide 130. However, if the lower mesh 142 is made of a material having some elasticity, it may be more desirable to have a higher height. This is because when the lower cover part 140 is coupled to the lower guide part 130, the lower mesh part 142 is pushed and the opening 134 formed on the upper surface of the lower guide part 130 can be more reliably blocked by elasticity. The lower cover 140 needs to be coupled to the lower guide 130 so that the reformed gas does not leak from the inside of the lower guide 130. To this end, a sealing member (not shown) may be further provided between the lower guide portion 130 and the lower cover portion 140.

한편, 하부 덮개부(140)가 하부 안내부(130)로부터 분리되면 하부 메시(142)도 함께 제거되므로, 개질촉매는 촉매 튜브(110)의 하단을 통해 자연스럽게 촉매 튜브(110)로부터 흘러내릴 수 있다. 이와 같이 흘러내린 개질촉매는 하부 안내부(130)의 하부에 형성된 개구를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라 개질촉매의 제거가 필요하면 단지 하부 덮개부(140)를 하부 안내부(130)로부터 분리하면 된다. 즉, 본 실시예에 따른 전개질기는 하부 덮개부(140)를 분리하는 것만으로도 용이하게 개질촉매를 제거할 수 있다. When the lower cover part 140 is separated from the lower guide part 130, the lower mesh 142 is also removed, so that the reforming catalyst can flow down from the catalyst tube 110 naturally through the lower end of the catalyst tube 110 have. The reforming catalyst flowing down in this way can be discharged to the outside through the opening formed in the lower portion of the lower guide portion 130. Accordingly, if the reforming catalyst needs to be removed, the lower cover 140 may be separated from the lower guide 130. That is, the reformer according to the present embodiment can easily remove the reforming catalyst by merely separating the lower lid portion 140.

그런데 하부 메시(142)는 개질촉매의 통과는 허용하지 않되 개질가스의 통과는 허용하는 크기의 구멍을 가져야 한다. 하부 메시(142)에 의해 개질촉매가 촉매 튜브(110)로부터 이탈되는 것이 방지되고 있다 하더라도, 개질가스는 촉매 튜브(110)로부터 배출되어야 하기 때문이다. 개질가스는 결국 촉매 튜브(110)의 하단으로부터 배출되어 하부 메시(142)의 상면을 통해 하부 메시(142)의 내부로 들어간 다음에 다시 하부 메시(142)의 측면을 통해 하부 안내부(130)의 내부로 배출된다. However, the lower mesh 142 should have a hole sized to allow the passage of the reforming gas but not the passage of the reforming catalyst. This is because the reforming gas must be discharged from the catalyst tube 110 even if the reforming catalyst is prevented from being detached from the catalyst tube 110 by the lower mesh 142. The reformed gas is discharged from the lower end of the catalyst tube 110 and enters the lower mesh 142 through the upper surface of the lower mesh 142 and then flows into the lower guide 142 through the side surface of the lower mesh 142, As shown in FIG.

참고로, 도면에서는 하부 메시(142)가 하부 안내부(130)의 상면에 형성된 개구(134)를 모두 막는 원기둥 형상으로 도시되고 있다. 그러나 하부 메시(142)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 촉매 튜브(110)가 복수 개 구비되면 이에 대응하여 하부 안내부(130)의 상면에도 개구(134)가 복수 개 형성될 것이므로, 복수 개의 개구(134)를 각각 막을 수 있도록 하부 메시도 복수 개로 형성할 수 있다. For reference, in the figure, the lower mesh 142 is shown as a columnar shape that covers all of the openings 134 formed on the upper surface of the lower guide 130. However, the shape of the lower mesh 142 is not limited thereto. For example, when a plurality of catalyst tubes 110 are provided, correspondingly, a plurality of openings 134 may be formed on the upper surface of the lower guide 130, Can also be formed in plural.

한편, 전술한 것과 같이 하부 덮개부(140)를 구비하면 하부 덮개부(140)를 통해 개질촉매를 용이하게 제거할 수 있으나, 여전히 개질촉매를 공급하는 것은 용이하지 않다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 실시예에 따른 전개질기는 상부 안내부(160)와 상부 덮개부(170)를 더 포함할 수 있다. 상부 안내부(160)는 기본적으로 하부 안내부(130)와 동일하고, 상부 덮개부(170)는 기본적으로 하부 덮개부(140)와 동일하다. 이하에서 상술한다.On the other hand, if the lower cover part 140 is provided as described above, the reforming catalyst can be easily removed through the lower lid part 140, but it is still difficult to supply the reforming catalyst. In order to solve such a problem, the developing device according to the present embodiment may further include an upper guide part 160 and an upper lid part 170. The upper guide part 160 is basically the same as the lower guide part 130 and the upper lid part 170 is basically the same as the lower lid part 140. This will be described in detail below.

상부 안내부(160)는 몸체부(120)의 상단에 구비되어 외부로부터 촉매 튜브(110)의 상단으로 연료가스를 안내하기 위한 구성이다. 이를 위해 상부 안내부(160)는 그 측면에 연료 유입구(162)를 가진다. 그리고 상부 안내부(160)는 그 하면에 촉매 튜브(110)의 상단(보다 정확히는 상단에 형성된 개구)에 대응한 복수 개의 개구(164)를 가진다. 이와 같이 상부 안내부(160)는 연료가스를 촉매 튜브(110)로 안내한다는 점에서 차이가 있으나, 기본적으로 하부 안내부(130)와 동일한 구성을 가진다. 참고로, 촉매 튜브(110)의 상단도 그 하단과 동일하게 부분적으로, 또는 전체적으로 개방된다.The upper guide part 160 is provided at the upper end of the body part 120 and guides the fuel gas from the outside to the upper end of the catalyst tube 110. To this end, the upper guide 160 has a fuel inlet 162 on its side. The upper guide portion 160 has a plurality of openings 164 corresponding to the upper end (more precisely, the upper end opening) of the catalyst tube 110 on the lower surface thereof. Although the upper guide portion 160 guides the fuel gas to the catalyst tube 110, the upper guide portion 160 basically has the same configuration as the lower guide portion 130. For reference, the upper end of the catalyst tube 110 is also partially or wholly opened as the lower end thereof.

상부 덮개부(170)는 상부 안내부(160) 측에서 촉매 튜브(110) 내로 개질촉매를 보다 용이하게 공급하기 위한 구성이다. 이를 위해 상부 덮개부(170)는 상부 안내부(160)에 분리가 가능하게 결합된다. 그리고 상부 덮개부(170)는 무수한 구멍을 가지는 상부 메시(172)를 구비한다. 이러한 구성의 상부 덮개부(170)에 대해 보다 상술하면, 상부 덮개부(170)가 상부 안내부(160)에 결합될 때 상부 메시(172)는 상부 안내부(160)의 상부에 형성된 개구(166)를 통해 상부 안내부(160)의 내부로 삽입된다. 이때 상부 메시(172)는 상부 안내부(160)의 하측 내면에 접한다. 따라서 상부 덮개부(170)가 상부 안내부(160)에 결합되면 상부 메시(172)로 인해 촉매 튜브(110)의 상단으로부터 개질촉매가 이탈될 수 없다. The upper lid portion 170 is configured to more easily supply the reforming catalyst into the catalyst tube 110 from the upper guide portion 160 side. To this end, the upper cover part 170 is detachably coupled to the upper guide part 160. And the upper lid portion 170 has an upper mesh 172 having innumerable holes. When the upper lid part 170 is engaged with the upper guide part 160, the upper mesh part 172 is inserted into an opening (not shown) formed in the upper part of the upper guide part 160, 166 to the inside of the upper guide 160. At this time, the upper mesh 172 contacts the lower inner surface of the upper guide portion 160. Therefore, when the upper cover part 170 is coupled to the upper guide part 160, the reforming catalyst can not be separated from the upper end of the catalyst tube 110 due to the upper mesh 172.

그러나 상부 덮개부(170)가 상부 안내부(160)로부터 분리되면 상부 메시(172)도 함께 제거되므로 개질촉매는 상부 안내부(160)의 상부에 형성된 개구(166)를 통해 촉매 튜브(110)의 상단으로 용이하게 공급될 수 있다. 이에 따라 본 실시예에 따른 전개질기는 상부 덮개부(170)를 분리하는 것만으로도 용이하게 개질촉매를 새로 공급할 수 있다. 참고로, 상부 메시(172)는 전술한 하부 메시(142)와 동일하게 개질촉매의 통과는 허용하지 않되 연료가스의 통과는 허용하는 크기의 구멍을 가져야 한다. However, when the upper cover part 170 is separated from the upper guide part 160, the upper mesh 172 is also removed, so that the reforming catalyst is supplied to the catalyst tube 110 through the opening 166 formed in the upper part of the upper guide part 160, As shown in FIG. Accordingly, the reformer according to the present embodiment can easily supply the reforming catalyst by simply removing the upper lid portion 170. For reference, the upper mesh 172 must have a hole sized to permit the passage of the fuel gas, but not the passage of the reforming catalyst, similar to the lower mesh 142 described above.

결국, 본 실시예에 따른 전개질기는 개질촉매의 교체가 매우 편리하다는 장점을 가진다. 즉, 개질촉매의 교체가 필요하면, 우선 하부 덮개부(140)를 하부 안내부(130)로부터 분리하여 기존의 개질촉매를 제거한 다음에, 상부 덮개부(170)를 상부 안내부(160)로부터 분리한 후에 상부 안내부(160)의 상면에 형성된 개구(166)를 통해 촉매 튜브(110)의 상단으로 개질촉매를 새로 공급하면 된다. 개질촉매는 일정한 기간마다 반복적으로 교체가 필요하다는 점을 고려할 때 이러한 장점은 매우 우수한 것이다. 또한 이러한 장점은 결국 유지보수에 따른 비용을 절감하는 효과를 가져온다. As a result, the expander according to the present embodiment has an advantage that replacement of the reforming catalyst is very convenient. That is, if it is necessary to replace the reforming catalyst, the lower cover 140 is separated from the lower guide 130 to remove the existing reforming catalyst, and then the upper cover 170 is removed from the upper guide 160 The reforming catalyst may be newly supplied to the upper end of the catalyst tube 110 through the opening 166 formed in the upper surface of the upper guide 160. This advantage is very good given that reforming catalysts need to be replaced repeatedly at regular intervals. These benefits also result in lower maintenance costs.

110: 촉매 튜브 120: 몸체부
122: 가스 유입구 124: 가스 배출구
130: 하부 안내부 132: 연료 배출구
134: 개구 140: 하부 덮개부
142: 하부 메시 160: 상부 안내부
162: 연료 유입구 166: 개구
170: 상부 덮개부 172: 상부 메시110: catalyst tube 120: body part
122: gas inlet 124: gas outlet
130: lower guide portion 132: fuel outlet
134: opening 140: lower cover part
142: lower mesh 160: upper guide
162: fuel inlet 166: opening
170: upper lid part 172: upper mesh

Claims (11)

연료가스를 공급받아 개질가스로 개질한 다음에 연료전지의 연료극으로 공급하는 연료전지용 전개질기에 있어서,
상기 연료가스를 개질하는 입상의 개질촉매가 내부에 채워지고 상단과 하단이 개방되는 촉매 튜브;
상기 촉매 튜브를 내부에 수용하고 하측과 상측에 가스 유입구와 가스 배출구를 가지는 몸체부;
상기 몸체부의 하단에 구비되어 상기 촉매 튜브의 하단으로부터 외부로 상기 개질가스를 안내하는 하부 안내부; 및
상기 하부 안내부에 분리가 가능하게 결합되는 하부 덮개부를 포함하며,
상기 하부 안내부는 하부에 개구가 형성되고, 상기 하부 덮개부는 상기 하부 덮개부가 상기 하부 안내부에 결합되면 상기 하부 안내부의 개구를 통해 상기 하부 안내부에 삽입되는 하부 메시(mesh)를 가지며, 상기 하부 메시는 상기 하부 덮개부가 상기 하부 안내부에 결합되면 상기 촉매 튜브의 하단으로부터 상기 개질촉매가 이탈되는 것을 방지하며,
상기 하부 덮개부가 상기 하부 안내부로부터 분리될 때, 상기 하부 메시가 상기 하부 안내부로부터 이탈되어 상기 개질촉매가 자중에 의해 하방으로 이동함으로써, 상기 촉매 튜브의 개방된 하단과 상기 하부 안내부의 개구를 통해 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.A reformer for a fuel cell which reforms a fuel gas into reformed gas and then supplies the reformed gas to a fuel electrode of a fuel cell,
A catalyst tube in which a granular reforming catalyst for reforming the fuel gas is filled in and a top and a bottom are opened;
A body portion accommodating the catalyst tube therein and having a gas inlet and a gas outlet at a lower side and an upper side;
A lower guide provided at a lower end of the body to guide the reformed gas from the lower end of the catalyst tube to the outside; And
And a lower cover part detachably coupled to the lower guide part,
Wherein the lower guide portion has an opening at a lower portion thereof and the lower cover portion has a lower mesh inserted into the lower guide portion through the opening of the lower guide portion when the lower cover portion is coupled to the lower guide portion, The mesh prevents the reforming catalyst from being separated from the lower end of the catalyst tube when the lower lid is coupled to the lower guide,
When the lower cover is separated from the lower guide portion, the lower mesh is separated from the lower guide portion, and the reforming catalyst moves downward due to its own weight, so that the lower end of the catalyst tube and the opening of the lower guide portion Wherein the fuel cell stack can be discharged through the fuel cell stack. 청구항 1에 있어서,
상기 몸체부의 상단에 구비되어 외부로부터 상기 촉매 튜브의 상단으로 상기 연료가스를 안내하는 상부 안내부, 및 상기 상부 안내부에 분리가 가능하게 결합되는 상부 덮개부를 더 포함하며,
상기 상부 안내부는 상부에 개구가 형성되고, 상기 상부 덮개부는 상기 상부 덮개부가 상기 상부 안내부에 결합되면 상기 상부 안내부의 개구를 통해 상기 상부 안내부에 삽입되는 상부 메시(mesh)를 가지며, 상기 상부 메시는 상기 상부 덮개부가 상기 상부 안내부에 결합되면 상기 촉매 튜브의 상단으로부터 상기 개질촉매가 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method according to claim 1,
An upper guide provided at an upper end of the body and guiding the fuel gas from the outside to the upper end of the catalyst tube, and an upper lid part detachably coupled to the upper guide,
Wherein the upper guide part has an upper opening and the upper lid part has an upper mesh inserted into the upper guide part through the opening of the upper guide part when the upper lid part is coupled to the upper guide part, Wherein the mesh prevents the reforming catalyst from being separated from the upper end of the catalyst tube when the upper lid part is coupled to the upper guide part. 삭제delete 청구항 2에 있어서,
상기 촉매 튜브는 상기 상부 덮개부가 상기 상부 안내부로부터 분리되면 상기 상부 안내부의 개구를 통해 상기 개질촉매를 상단으로 공급받는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method of claim 2,
Wherein the catalyst tube is capable of receiving the reforming catalyst through the opening of the upper guide when the upper cover is separated from the upper guide. 청구항 1에 있어서,
상기 하부 메시는 상기 개질촉매의 통과는 허용하지 않되 상기 개질가스의 통과는 허용하는 크기의 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method according to claim 1,
Wherein the lower mesh has holes sized not to allow passage of the reforming catalyst but allow passage of the reforming gas. 청구항 2에 있어서,
상기 상부 메시는 상기 개질촉매의 통과는 허용하지 않되 상기 연료가스의 통과는 허용하는 크기의 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method of claim 2,
Wherein the upper mesh has holes sized not to allow passage of the reforming catalyst but permit passage of the fuel gas. 청구항 1에 있어서,
상기 몸체부는 상기 연료전지의 연료극이나 공기극으로부터 배기되는 배기가스를 상기 가스 유입구로 공급받은 다음에 상기 가스 배출구로 배출하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method according to claim 1,
Wherein the body portion receives exhaust gas exhausted from a fuel electrode or an air electrode of the fuel cell through the gas inlet, and then discharges the exhaust gas to the gas outlet. 청구항 1에 있어서,
상기 하부 메시는 상기 하부 덮개부가 상기 하부 안내부에 결합되면 상기 하부 안내부의 상측 내면에 접하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method according to claim 1,
Wherein the lower mesh contacts the upper inner surface of the lower guide when the lower cover is coupled to the lower guide. 청구항 2에 있어서,
상기 상부 메시는 상기 상부 덮개부가 상기 상부 안내부에 결합되면 상기 상부 안내부의 하측 내면에 접하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method of claim 2,
Wherein the upper mesh contacts the lower inner surface of the upper guide when the upper lid is coupled to the upper guide. 청구항 1에 있어서,
상기 하부 안내부는 상면에 상기 촉매 튜브의 하단에 대응하는 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.The method according to claim 1,
Wherein the lower guide has an opening corresponding to a lower end of the catalyst tube on an upper surface thereof. 청구항 2에 있어서,
상기 상부 안내부는 하면에 상기 촉매 튜브의 상단에 대응하는 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전개질기.

The method of claim 2,
Wherein the upper guide has an opening corresponding to an upper end of the catalyst tube on a lower surface thereof.

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