KR101828938B1 - 연료전지 기반 고효율 삼중열병합 발전 시스템 - Google Patents

연료전지 기반 고효율 삼중열병합 발전 시스템 Download PDF

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김민진
손영준
김승곤
박구곤
배병찬
임성대
박석희
양태현
김창수
신동원
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Abstract

본 발명은 연료전지와 흡수식 히트펌프를 결합한 삼중열병합발전 시스템에 관한 것으로서, 연료전지를 냉각하는 냉각라인과 흡수식 히트펌프의 유체라인을 일체형으로 하여 열이용 효율을 증가시키고, 시스템의 부피를 감소시켜 건물의 삼중열병합발전에 적합한 시스템이다.

Description

연료전지 기반 고효율 삼중열병합 발전 시스템{HIGH EFFICIENCY TRI-GENERATION SYSTEMS BASED ON FUEL CELLS}
본 발명은 연료전지에서 발생하는 전기와 더불어 연료전지스택에서 발생하는 열을 이용하여 건물의 냉난방을 하여, 건물에서 필요로 하는 에너지를 더욱 효율적으로 공급할 수 있는 고효율 삼중열병합 발전 시스템에 관한 것이다.
최근 화석에너지의 고갈과 대기오염의 문제점을 극복하기 위한 여러 가지 방법이 대두 되면서 그 대안으로 연료전지의 중요성이 강조되고 있다. 연료전지는 연료의 산화에 의해 생기는 화학에너지를 직접적으로 전기에너지로 변환시키는 발전장치이며 고효율, 무공해, 무소음, 및 다양한 연료 사용가능성의 장점을 가지고 있어 미국, 일본, 독일 등 세계 여러 국가에서 기술개발이 활발히 진행되고 있다.
연료전지는 전해질 종류에 의한 작동온도와 용도에 따라 다르며, 온도에 따라, 600℃ 이상의 고온형에는 고체 산화물형 연료전지(Solid oxide fuel cell, SOFC), 용융 탄산염형 연료전지(molten carbonate fuel cell, MCFC)가 있고, 200℃ 이하 저온형에는 알카리형 연료전지(alkaline fuel cell, AFC), 인산형 연료전지 (phosphoric acid fuel cell, PAFC), 고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte fuel cell, PEFC 또는 proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)가 있다.
특히 고분자 전해질 연료전지는 수소이온 전도성 고분자 막을 전해질로 사용하는 연료전지로서 다른 종류의 연료전지와 비교하여 저온에서 운전되기 때문에 이론 발전효율이 높고 전류밀도와 출력밀도가 크며 가동 및 정지가 용이한 장점이 있다. 또한, 전지구조 설계에 유연성을 가지므로 전지의 소형화에도 유리하다. 이런 특성 때문에 고분자 전해질 막 연료전지는 차세대 무공해 자동차, 휴대기구용, 주택과 건물용 등 매우 다양한 분야에서 응용될 수 있다.
고분자전해질 연료전지를 100℃ 이상의 고온에서 운전하게 될 경우, 온도에 상승에 따른 애노드(anode)와 캐소드(cathode)의 반응속도 향상으로 더 높은 출력값을 얻을 수 있고, 일산화탄소(CO)에 대한 백금 촉매 피독 현상이 감소함과 동시에 백금 사용량을 줄일 수 있어, 일산화탄소 제거(CO cleaner) 장치 없이 사용할 수 있고, 촉매 비용 절감 효과가 있으며, 개질가스를 직접 사용할 수 있고, 캐소드(cathode)극에서 발생된 물이 가스확산층(Gas diffusion layer, GDL)에서 넘쳐나는 현상을 줄일 수 있어, 물과 열 관리가 조금 더 용이해짐으로써 고분자전해질 연료전지 시스템의 전체적인 효율을 높일 수 있는 등 저온 고분자전해질막연료전지에 대비해서 많은 장점을 가지고 있다.
그리고 고온 고분자전해질막연료전지는 반응 중에 고온의 열을 배출한다. 이에 따라 이러한 고온의 열을 활용하기 위한 여러 시스템이 제안되고 있다. 그러나 기존의 시스템은 폐가스의 열을 활용하여 통상적으로 온수를 만드는 것에 그치고 있기 때문에 전체 시스템의 효율을 향상시키는 것에 한계가 있다는 문제가 있다.
또한 기존의 연료전지와 열원으로부터 방출되는 폐열을 회수해 냉방에 활용하려는 연구가 일부 진행되었으나, 연료전지의 냉각구조와 히트펌프의 작동유체 라인을 별도로 구성하여 열교환기를 통해 폐열을 이용하는 구조가 다양하게 공지되었으나, 열교환기에 의한 열 이용 효율이 낮았으며, 스택의 냉각용 유체의 순환 라인 등 각 시스템의 장치를 그대로 사용하고 있어 이로 인하여 많은 공간을 차지하는 문제가 있었다.
한국 공개 제2013-0034909호(2013년 4월 8일 공개) 한국 공개 제2009-0047163호(2009년 5월 12일 공개)
본 발명의 목적은 연료전지에서 발생하는 폐열을 이용하여 건물의 냉난방을 효율적으로 이용하기 위한 삼중열병합발전 시스템에 관한 것으로서, 종래의 열 이용 효율이 낮은 문제를 개선하고, 또한 전체 시스템이 비대해져 건물 내에 설치하기에는 많은 공간을 차지하는 문제를 해결하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 고효율 삼중열병합발전 시스템은 수소극, 공기극을 포함하는 연료전지스택과 흡수식 히트펌프로 이루어지는 삼중열병합발전 시스템으로서, 상기 흡수식 히트펌프는 일체형 냉매증기발생기와 냉매증기발생기로부터 유입된 작동유체를 기상과 액상으로 분리하기 위한 기액분리기를 포함하는 발생기, 기액분리기로부터 공급된 기상의 냉매를 액상으로 전환시키기 위한 응축기, 건물 냉방용 저온냉각수를 냉매의 증발에 의해 냉각시키기 위한 증발기, 및 작동유체 용액에 냉매의 증기를 다시 흡수시키기 위한 흡수기를 포함하여 이루어지며, 상기 일체형 냉매증기발생기는 연료전지스택의 적어도 일부에 연료전지스택을 냉각하기 위한 냉각부와, 흡수식 히트펌프 순환 작동유체에서 냉매를 기화시키기 위한 증발부를 일체로 형성한다.
상기 연료전지스택은 30 ~ 100℃의 온도범위에서 운전하는 저온 고분자전해질막 연료전지스택일 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는 펌프나 밸브를 통해 순환 작동유체의 유량을 조절하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는 기액분리기와 응축기를 하나의 챔버로 형성하는 구조나 흡수기와 증발기를 하나의 챔버로 형성하는 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기액분리기는 기상의 순환유체가 응축기로 유입되도록 형성된 배관과, 액상의 순환유체가 흡수기로 유입되도록 형성된 배관을 각각 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 장치로서, 본 발명의 고효율 삼중열병합발전 시스템은 수소극, 공기극을 포함하는 연료전지스택과 흡수식 히트펌프로 이루어지는 삼중열병합발전 시스템으로서, 상기 흡수식 히트펌프는 일체형 냉매증기발생기와 냉매증기발생기로부터 유입된 작동유체를 기상과 액상으로 분리하기 위한 제1발생기, 상기 제1발생기로부터 유입된 냉매증기의 열을 이용하여 제1발생기로부터 유입된 작동유체를 기상과 액상으로 분리하기 위한 제2발생기, 상기 제1발생기와 제2발생기로부터 각각 공급된 냉매를 액상으로 전환시키기 위한 응축기, 응축기로부터 유입된 냉매의 증발에 의해 건물 냉방용 저온냉각수를 냉각시키기 위한 증발기, 및 제2발생기로부터 유입된 작동유체에 증발기로부터 유입된 냉매의 증기를 다시 흡수시키기 위한 흡수기를 포함하여 이루어지며, 상기 일체형 냉매증기발생기는 연료전지스택의 적어도 일부에 흡수식 히트펌프 순환 작동유체를 통과시켜 연료전지스택을 냉각하는 냉각부와, 흡수식 히트펌프 순환 작동유체의 냉매를 기화시키기 위한 증발부를 일체로 형성한다.
상기 연료전지스택은 100 ~ 250℃의 온도범위에서 운전하는 고온 고분자전해질막연료전지스택일 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는 펌프나 밸브를 통해 순환 작동유체의 유량을 조절하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 응축기는 흡수식 히트펌프는 흡수기와 증발기를 하나의 챔버로 형성할 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는, 상기 제1발생기에서 분리된 기상의 냉매가 제2발생기의 내부로 형성된 배관을 거쳐 응축기로 유입되는 제1배관, 상기 제1발생기에서 분리된 액상의 작동유체가 제2발생기로 유입되는 제2배관, 제2발생기에서 분리된 기상의 냉매가 응축기로 유입되는 제3배관, 및 제2발생기에서 분리된 액상의 작동유체가 흡수기로 유입되는 제4배관을 포함할 수 있다.
상기 삼중열병합발전 시스템은 상기 제2배관과 제4배관 중의 일부에 적어도 하나의 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 연료전지와 흡수식 히트펌프를 결합한 삼중열병합발전 시스템은 연료전지의 냉각라인과 흡수식 히트펌프의 작동유체라인을 일체형으로 하여 전체 시스템의 크기를 줄여 건물의 냉난방에 사용하기 적합하며, 연료전지 폐열의 이용 효율을 높여, 건물의 전력 및 냉난방 공급이 가능한 고효율 에너지 공급 시스템으로 이용 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태인 연료전지와 흡수식 히트펌프를 결합한 삼중열병합장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태인 연료전지와 흡수식 히트펌프를 결합한 삼중열병합장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1에서 연료전지스택(10)은 수소극(11), 공기극(12) 및 냉각유로 일체형 냉매증기발생기(13)를 포함하며 본 실시 형태에서의 연료전지스택(10)은 연료전지 운전온도가 30~100℃ 범위인 삼중열병합발전 시스템이 바람직하다. 이러한 온도범위에서 작동할 수 있는 연료전지는 어느 것이든 가능하나 저온 고분자전해질막연료전지인 것이 더욱 바람직하다. 수소극과 공기극 사이에는 도시되지는 않았으나 전해질막이 포함되며, 수소극과 공기극에서의 반응을 통해 전기가 발생되며, 발생된 전기는 인버터를 통해 외부로 전달된다.
연료전지스택(10)에는 일반적으로 수소극, 공기극 및 냉각판이 다수 반복 적층되는 형태로 구성되며, 도 1에서는 이를 간략화 하여 나타내었다. 일반적인 고분자전해질막연료전지는 냉각판을 경유하는 독립적인 냉매유로를 포함하여 구성되며, 종래의 히트펌프와 연료전지를 결합하여 삼중열병합 발전을 구성한 기술들도 연료전지의 냉각유체 유로와 히트펌프의 작동유체 유로를 별도로 구성하였다. 그러나 본 발명에서는 일체형 냉매증기발생기(13)는 별도로 구성하던 유로를 일체형으로 함으로서, 유체유로 뿐만 아니라 연료전지에서 사용하던 응축기, 펌프 등의 장치 개수를 줄여 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있으며, 더 효율적인 열 이용이 가능해진다.
즉, 본 발명에서의 연료전지스택(10) 내부에 도시된 일체형 증기발생기(13)는 연료전지로서는 스택 냉각의 기능을 하며, 흡수식 히트펌프로서는 작동유체 용액인 냉매 수용액 중의 냉매를 증발시키는 증기발생기로서의 기능을 동시에 수행한다.
본 발명에서의 흡수식 히트펌프는 흡수식 냉방기를 포함하는 개념이며, 따라서 본 발명의 흡수식 히트펌프는 흡수식 냉방기로 해석되어도 무방하다.
상기 히트펌프의 유체로서 연료전지를 냉각시키기 위한 작동유체는 연료전지스택(10)의 열에 의해 작동유체에 포함된 냉매의 증발이 일어나며, 연료전지의 부하에 따라 온도가 높을 경우 대부분의 냉매가 증발되며, 온도가 낮을 경우에는 작동유체의 대부분은 액체 상태로 통과하여, 기액분리기(20)로 유입된다.
제1발생기(21)는 일체형 냉매증기발생기(13)와 여기서 공급받은 순환 작동유체를 기상과 액상으로 분리하는 소형의 기액분리기(20)로 구성되어 순환 작동유체 용액에서 냉매 증기를 발생시키는 역할이며, 필요에 따라 추가적인 열을 공급하여 기상 순환유체의 양을 더 증가시킬 수 있다.
기액분리기(20)에서는 기상과 액상으로 작동유체가 분리되며, 기액분리기(20)에서 분리된 냉매는 응축기(40)로 유입되고, 액상의 작동유체 용액은 흡수기(60)로 유입된다. 기액분리기(20)와 응축기(40)는 도 1과 같이 배관(81)을 통해 연결될 수 있으며, 배관 없이 하나의 챔버 상에 기액분리기와 응축기를 구성할 수도 있다. 응축기(40) 내부에는 순환유체 배관과는 별도의 고온냉각수(200) 배관을 포함하며, 고온냉각수(200) 배관에 기상의 순환유체가 접촉하여 응축에 의해 액상으로 전환된다. 또한 응축기(40)에서 난방을 위한 온수를 공급하기 위해서, 고온냉각수(200)는 응축기에서 회수된 열에 의해 승온되며, 이를 이용하여 건물의 난방 및 온수 공급 등의 용도로 이용할 수 있다.
응축기(40)에서 배출된 액체상태의 냉매는 배관(83)을 통해 증발기(50)로 유입된다. 증발기(50)에서는 배관(83)을 통해 공급된 냉매를 분사 등의 방식을 이용하여 내부의 열교환기를 통해 저온냉각수(100) 배관표면에 접촉시키며, 저온냉각수(100) 배관에 접촉한 냉매는 증발하여 흡수기로 유입된다. 건물 내부의 더운 공기에 의해 가열된 저온냉각수(100)는 증발기(50)에서 냉매에 의해 온도가 낮아지며, 온도가 낮아진 저온냉각수(100)는 다시 건물로 유입되어 건물의 냉방 등에 활용될 수 있다. 증발기(50)와 흡수기(60)는 별도의 배관 없이 일체형 챔버로 구성될 수 있으며, 증발기(50)에서 배출된 기상의 냉매는 배관(84)이나 일체형 챔버에 의해 직접 흡수기(60)로 유입된다. 건물에서 냉방이 필요 없는 경우에는, 냉매는 증발기(50)에서 별다른 반응 없이 바로 흡수기(60)로 공급된다. 흡수기(60)에서는 수용액 형태의 작동유체가 냉매의 증기를 흡수하면서 발생하는 열을 내부의 열교환기를 통해 고온냉각수(200) 배관을 이용하여 배출하게 되며, 이를 통해 순환유체 용액의 온도가 낮아져, 연료전지스택(10)이 냉각이 가능한 상태로 전환된다. 또한 흡수기(60)에서 회수한 열은 난방용으로 사용할 수 있다.
도면에서 도시하지는 않았으나, 흡수기(60)와 응축기(200) 내부에 각각 공급되는 고온냉각수(200)는 배관이 연결되어 하나의 고온냉각수 순환구조로 구성할 수 있으며, 상기 순환구조 중 일부에 건물 등에 온수를 공급하는 구조를 포함할 수 있다.
흡수기(60)에서 배출된 작동유체는 펌프(71)를 거쳐 배관(85)를 통해 일체형 냉매증기발생기(13)로 공급되며, 상기와 같은 일련의 과정이 반복되어, 연료전지의 냉각 및 건물의 냉난방이 가능하게 된다.
펌프(71)는 연료전지스택(10)의 온도에 따라 작동유체의 유량을 조절할 수 있으며, 이를 위해, 펌프(71) 속도를 제어하기 위한 유량제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 도 2에서의 연료전지스택(10)은 도 1과 구조가 유사하나, 연료전지 운전온도가 100~250℃ 범위일 경우에 적합하도록 일부 구조를 변경한 삼중열병합발전 시스템을 나타낸 것이다. 이러한 온도범위에서 작동할 수 있는 연료전지는 어느 것이든 가능하나 고온 고분자전해질막연료전지인 것이 더욱 바람직하다. 연료전지의 운전온도가 100℃ 이상일 경우에는 열 이용효율을 높이기 위해 기체를 발생시키는 발생기를 고온용과 저온용으로 2개로 나누어 구성하는 것이 바람직하다.
제1발생기(21)는 일체형 냉매증기발생기(13)와 여기서 공급받은 순환 작동유체를 기상과 액상으로 분리하는 소형의 기액분리기로 구성되어 순환 작동유체 용액에서 냉매 증기를 발생시키는 역할이며, 필요에 따라 추가적인 열을 공급하여 기상 순환유체인 냉매의 양을 더 증가시킬 수 있다. 제1발생기(21)에서 배출된 기상의 냉매는 제1배관(91)을 통해 제2발생기의 액상부에 직접 공급되거나, 액상부에 열만 전달하는 구조의 배관을 포함하는 제1배관(91)을 통해 응축기(40)로 공급된다. 제1배관(91)을 통해 응축기(40)에 공급되는 냉매는 제2발생기(22)를 통과하며 열을 빼앗겨 액상일 수 있으며, 응축기(40)에서 분사 등의 형태로 고온냉각수(200)가 흐르는 열교환기에 접촉시킬 수 있다. 제1발생기(21)에서 분리된 액상의 작동유체는 제2배관(94)을 통해 제2발생기(22)로 유입된다. 상기 배관(94)의 일부에는 고온열교환기(400)를 포함할 수 있다. 고온열교환기(400)를 통해 회수된 열은 연료전지스택(10)에 포함된 일체형 냉매증기발생기(13)로 공급되는 작동유체 온도를 승온시키는 데 이용되거나, 건물 난방용으로 이용될 수 있다. 제2발생기(22)는 제1발생기(21)에서 공급받은 기상의 냉매를 이용하여 액상의 순환 작동유체인 수용액의 일부가 증발될 수 있으며, 증발된 냉매는 제3배관(92)을 통해 응축기(40)로 유입된다. 제2발생기(22)의 액상의 작동유체는 제4배관(95)을 통해 흡수기(60)로 공급된다. 제4배관(95)의 일부에는 저온열교환기(500)가 포함될 수 있으며, 저온열교환기(500)의 역할은 고온열교환기(400)와 마찬가지로 연료전지스택(10), 즉 일체형 냉매증기발생기(13)로 공급되는 수용액의 온도를 제2발생기에서 배출된 작동유체를 이용하여 승온시키기 위한 것이다. 도 2에서의 응축기(40), 증발기(50), 흡수기(60) 및 펌프(70)의 연결구조와 기능은 도 1에서와 동일하다.
본 발명에서의 냉매를 포함한 작동유체 사이클을 구체적으로 구분하면 2개의 사이클로 구분할 수 있는데, 첫 번째는 냉매가 포함된 용액(작동유체)의 사이클(발생기-> 흡수기->발생기)이고, 두 번째는 작동유체 중 냉매의 사이클(발생기->응축기->증발기->흡수기->발생기)이다. 냉매를 포함한 작동유체 사이클을 순환하는 작동유체는 냉매가 포함된 용액인 것이 바람직하며, 일체형 냉매증기발생기(13)를 통과하는 과정에서 증발이 잘 일어날 수 있는 냉매를 포함하는 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 많이 사용하는 용액 중에 대표적으로 리튬브로마이드 수용액(LiBr-H2O)이나 암모니아 수용액(NH3-H2O) 등이 사용되고 있다.
냉매는 수용액에서 증발점이 낮아 증발이 잘 일어나는 액체가 사용되는데, 리튬브로마이드 수용액(LiBr-H2O)의 경우 냉매는 물이 되며 암모니아 수용액(NH3-H2O)의 경우는 암모니아가 냉매가 될 수 있다. 이외에 LiCl-H2O, LiI-H2O, CaCl2-H2O, KNO-H2O NH3-LiNO3 등 다양한 수용액이 작동유체로 사용될 수 있으며 이들을 적어도 둘 이상 선택하여 혼합하여 사용할 수도 있다.
일체형 냉매증기발생기(13)는 연료전지 내에서는 일반적인 연료전지스택에서의 냉각판 역할을 수행하며, 작동유체 내의 냉매가 증발되는 잠열을 통해 냉각이 이루어지므로, 종래의 냉매의 현열을 이용한 냉각효과보다 적은 냉매량으로 동일한 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 냉매의 양이 감소하므로 냉각관의 크기도 감소시킬 수 있어, 종래에 비해 냉각판이 차지하는 부피도 전체적으로 감소하게 된다. 다만, 냉각관의 재질은 냉매유체의 종류에 따라 부식 등의 화학반응이 일어나지 않는 재질의 냉각관을 선택해야 하며, 증발에 따른 압력을 견딜 수 있도록 형성되어야 한다.
이와 같이, 일체형 냉매증기발생기(13)를 통해 고온 고분자전해질막연료전지와 흡수식 히트펌프를 결합한 삼중열병합발전 시스템은 연료전지에서 발생하는 전력뿐만 아니라 열을 이용하여 건물의 냉난방이 가능하며, 종래에 대비하여 체적을 감소시켜 일반 건물 등에서도 활용이 가능하다.
전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 수소극, 공기극을 포함하는 연료전지스택과 흡수식 히트펌프로 이루어지는 삼중열병합발전 시스템으로서,
    상기 흡수식 히트펌프는;
    일체형 증기발생기와 상기 증기발생기로부터 유입된 작동유체를 기상과 액상으로 분리하기 위한 기액분리기를 포함하는 발생기,
    기액분리기로부터 공급된 기상의 작동유체를 액상으로 전환시키기 위한 응축기,
    건물 냉방용 저온냉각수를 작동유체의 증발에 의해 냉각시키기 위한 증발기, 및
    작동유체 수용액에 작동유체의 증기를 다시 흡수시키기 위한 흡수기를 포함하여 이루어지며,
    상기 일체형 증기발생기는 연료전지스택의 적어도 일부에 연료전지스택을 냉각하기 위한 냉각부와, 흡수식 히트펌프 순환 작동유체에서 작동유체를 기화시키기 위한 증발부가 일체로 형성되며, 연료전지의 냉각라인과 흡수식 작동유체라인을 일체의 유체가 순환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 연료전지스택은 30 ~ 100℃의 온도범위에서 운전하는 저온 고분자전해질막 연료전지스택인 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 흡수식 히트펌프는 펌프나 밸브를 통해 순환 작동유체의 유량을 조절하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 흡수식 히트펌프는 기액분리기와 응축기를 하나의 챔버로 형성하는 구조나 흡수기와 증발기를 하나의 챔버로 형성하는 구조 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 기액분리기는 기상의 작동유체가 응축기로 유입되도록 형성된 배관과, 액상의 작동유체가 흡수기로 유입되도록 형성된 배관을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  6. 수소극, 공기극을 포함하는 연료전지스택과 흡수식 히트펌프로 이루어지는 삼중열병합발전 시스템으로서,
    상기 흡수식 히트펌프는;
    일체형 증기발생기와 상기 일체형 증기발생기로부터 유입된 작동유체를 기상과 액상으로 분리하기 위한 제1발생기,
    상기 제1발생기로부터 유입된 작동유체 증기의 열을 이용하여 제1발생기로부터 유입된 작동유체를 기상과 액상으로 분리하기 위한 제2발생기,
    상기 제1발생기와 제2발생기로부터 각각 공급된 작동유체를 액상으로 전환시키기 위한 응축기,
    상기 응축기로부터 유입된 작동유체의 증발에 의해 건물 냉방용 저온냉각수를 냉각시키기 위한 증발기, 및
    상기 제2발생기로부터 유입된 작동유체에 상기 증발기로부터 유입된 작동유체의 증기를 다시 흡수시키기 위한 흡수기를 포함하여 이루어지며,
    상기 일체형 증기발생기는 연료전지스택의 적어도 일부에 흡수식 히트펌프 순환 작동유체를 통과시켜 연료전지스택을 냉각하는 냉각부와, 흡수식 히트펌프 순환 작동유체 수용액을 기화시키기 위한 증발부가 일체로 형성되며, 연료전지의 냉각라인과 흡수식 작동유체라인을 일체의 유체가 순환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 연료전지스택은 100 ~ 250℃의 온도범위에서 운전하는 고온 고분자전해질막연료전지스택인 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  8. 제6항에서,
    상기 흡수식 히트펌프는 펌프나 밸브를 통해 순환 작동유체의 유량을 조절하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  9. 제6항에서,
    상기 흡수식 히트펌프는 흡수기와 증발기를 하나의 챔버로 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  10. 제6항에서,
    상기 흡수식 히트펌프는,
    상기 제1발생기에서 분리된 기상의 작동유체가 제2발생기의 내부로 형성된 배관을 거쳐 응축기로 유입되는 제1배관, 상기 제1발생기에서 분리된 액상의 작동유체가 제2발생기로 유입되는 제2배관, 제2발생기에서 분리된 기상의 작동유체가 응축기로 유입되는 제3배관, 및 제2발생기에서 분리된 액상의 작동유체가 흡수기로 유입되는 제4배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 삼중열병합발전 시스템은 상기 제2배관과 제4배관 중의 일부에 적어도 하나의 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 삼중열병합발전 시스템.
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