KR102273606B1 - Fuel cell system including fuel reforming burner using high temperature combustion catalyst - Google Patents

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Abstract

고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템이 개시된다.
개시된 본 발명은 메탄가스를 공급하는 메탄가스 공급부; 상기 메탄가스 공급부로부터 공급되어온 메탄가스를 개질하여 수소가스를 발생시키고 이를 공급하는 개질부; 및 상기 개질부로부터 공급되어온 수소와 산소공급원으로부터 공급되는 산소를 전기 화학적인 반응을 통해 전기에너지를 발생시키는 스택;을 포함하며, 상기 개질부는 개질연료가 이송되는 개질연료 이송관; 상기 개질연료 이송관으로 이송되는 개질연료를 열개질하기 위하여 열원을 제공하는 연료개질버너로 구성되되, 상기 연료개질버너는, 최하층을 구성하고 있으며, 공급관으로부터 공급되어온 연료가스, 부생가스 및 공기를 혼합할 수 있도록 혼합부재가 내장된 혼합모듈; 상기 혼합모듈과 연통되도록 상부에 적층된 채, 상기 혼합모듈에서 혼합되어 상승하는 혼합가스를 분산시켜주는 분산모듈; 상기 분산모듈의 상부에 연통되게 적층되며, 그 내부에 상기 혼합가스를 촉매반응에 의해 연소시키기 위한 고온 연소촉매가 충진된 연소촉매모듈; 상기 연소촉매모듈의 상부에 연통되게 적층되며, 연소반응을 위해 열원을 제공하는 점화수단이 마련된 점화모듈; 상기 점화모듈의 상측에 연통되게 적층되며, 상기 공급관이 내부를 관통하도록 지지함으로써 내부의 고온 연소가스에 의해 공급관을 통과하는 혼합가스가 예열되도록 하는 예열모듈;로 구성되며, 상기 개질연료 이송관은 상기 예열모듈 내에 위치하여, 예열모듈 내의 분위기 열에 의해 개질연료 이송관 내의 연료가 개질되도록 하는 것을 더 포함하고, 상기 공급관은 외부공급관 및 내부공급관으로 구성되되, 상기 내부공급관은 상기 예열모듈의 예열통 측면을 수평으로 관통한 후, 상기 혼합부재를 향해 수직 하향으로 절곡되며, 그 말단은 혼합통 내에 위치하는 것을 더 포함하며, 상기 외부공급관은, 부생가스 및 산소가 공급되는 제1 외부공급관; 연료가스 및 산소가 공급되는 제2 외부공급관; 상기 제1, 2 외부공급관이 하나로 병합되는 병합관;으로 구성되되, 상기 제1 외부공급관 상에는 연료가스, 부생가스 및 산소를 강제 송풍하기 위한 메인 송풍기가 설치된 것을 더 포함하며, 상기 제1 외부공급관에는 상기 메인 송풍기를 대체하기 위한 서브 송풍기가 설치되되, 상기 서브 송풍기는 상기 메인 송풍기와 제2 외부공급관 사이에서 상기 제1 외부공급관과 연결되는 보조공급관을 매개로 설치된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Disclosed is a fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst.
The present invention disclosed is a methane gas supply unit for supplying methane gas; a reforming unit reforming the methane gas supplied from the methane gas supply unit to generate hydrogen gas and supplying it; and a stack for generating electric energy through an electrochemical reaction between hydrogen supplied from the reforming unit and oxygen supplied from an oxygen supply source, wherein the reforming unit includes: a reformed fuel transfer pipe through which the reformed fuel is transferred; and a fuel reforming burner that provides a heat source to thermally reform the reformed fuel transferred to the reforming fuel transfer pipe, wherein the fuel reforming burner constitutes the lowest layer, and provides fuel gas, by-product gas, and air supplied from the supply pipe. a mixing module having a built-in mixing member for mixing; a dispersion module stacked on the top so as to communicate with the mixing module and dispersing the mixed gas mixed in the mixing module and rising; a combustion catalyst module stacked in communication with the upper part of the dispersion module and filled with a high-temperature combustion catalyst for burning the mixed gas by a catalytic reaction therein; an ignition module stacked in communication with an upper portion of the combustion catalyst module and provided with an ignition means for providing a heat source for a combustion reaction; A preheating module stacked in communication with the upper side of the ignition module and supporting the supply pipe to penetrate through the inside so that the mixed gas passing through the supply pipe is preheated by the high temperature combustion gas inside; and the reformed fuel transport pipe includes: The method further comprises: located in the preheating module to reform fuel in the reforming fuel transfer pipe by atmospheric heat in the preheating module, wherein the supply pipe includes an external supply pipe and an internal supply pipe, wherein the internal supply pipe is a preheater of the preheating module After penetrating the side horizontally, it is bent vertically downward toward the mixing member, and the end thereof further comprises positioned in the mixing barrel, wherein the external supply pipe includes: a first external supply pipe to which by-product gas and oxygen are supplied; a second external supply pipe to which fuel gas and oxygen are supplied; The first and second external supply pipes are merged into one; and a main blower is installed on the first external supply pipe to forcibly blow fuel gas, by-product gas and oxygen, and the first external supply pipe A sub blower is installed to replace the main blower, and the sub blower further comprises an auxiliary supply pipe connected to the first external supply pipe between the main blower and a second external supply pipe as a medium. .

Description

고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템{Fuel cell system including fuel reforming burner using high temperature combustion catalyst}Fuel cell system including fuel reforming burner using high temperature combustion catalyst

본 발명은 연료전지 시스템에 관련한 것으로, 더 상세하게는 연료가스가 연소되기 전에 버너 내의 분위기 온도에 의해 예열과정을 거침에 따라 연소단계에서 연소온도를 낮출 수 있으므로 연료비 절감이 가능하고, 스택에서 미반응된 가스를 회수하여 연료개질버너로 재투입함으로써 자원의 재활용에 따른 에너지 절감이 가능한 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly, since the combustion temperature can be lowered in the combustion stage by preheating by the atmospheric temperature in the burner before fuel gas is burned, fuel cost can be reduced, and It relates to a fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst capable of saving energy according to the recycling of resources by recovering the reacted gas and re-injecting it into the fuel reforming burner.

연료전지(fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소를 이용, 산소와의 화학반응을 통하여 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시키는 발전 시스템이다.A fuel cell is a power generation system that directly converts chemical energy into electrical energy through a chemical reaction with oxygen using hydrogen contained in hydrocarbon-based substances such as methanol, ethanol, and natural gas.

고분자 전해질막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell:PEMFC) 시스템은 수소와 공기의 전기화학적 반응에 의하여 전기와 열을 생산하는 고효율의 차세대 분산형 발전시스템이다. 이러한 연료전지 시스템은 연료전지 스택(stack)과 연료처리장치를 주요부를 구비하고 연료탱크, 연료 펌프 등을 부수적으로 구비한다. The polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) system is a high-efficiency, next-generation distributed power generation system that produces electricity and heat through an electrochemical reaction between hydrogen and air. Such a fuel cell system includes a fuel cell stack and a fuel processing device as main parts, and includes a fuel tank, a fuel pump, and the like as ancillary parts.

상기 연료전지스택은 막전극접합체(MEA: membrane electrode assembly)와 분리막(separator)으로 이루어진 단위 셀이 수 내지 수십 개가 적층된 구조이다. The fuel cell stack has a structure in which several to tens of unit cells composed of a membrane electrode assembly (MEA) and a separator are stacked.

상기 연료처리장치는 연료개질기(reformer)와 쉬프트 반응기(shift reactor), 및 CO 제거기를 구비한다. 연료처리장치에서 생성된 수소는 PEMFC 스택의 애노드 전극에 공급되고, 캐소드 전극에 공급된 산소와 만나 전기·화학적 반응을 하여 스택에서 전기를 생산하게 된다.The fuel processing apparatus includes a fuel reformer, a shift reactor, and a CO remover. Hydrogen generated in the fuel processing unit is supplied to the anode electrode of the PEMFC stack, meets with oxygen supplied to the cathode electrode, and undergoes an electrochemical reaction to produce electricity in the stack.

연료개질기에서의 리포밍 반응은 고온에서 이루어지기 때문에, 연료처리장치에는 필요한 열을 공급하기 위한 수단으로서 연료개질기 버너를 구비한다.Since the reforming reaction in the fuel reformer is performed at a high temperature, the fuel processing apparatus includes a fuel reformer burner as a means for supplying necessary heat.

연료개질기 버너는 기본적으로 연료가스를 연소시켜 열을 생성하게 되는데, 이때 연료가스는 일반적으로 주로 메탄가스로 된 도시가스 등의 탄화수소 가스가 주를 이룬다. 그러나, PEMFC 시스템의 효율 향상을 위해서 상기 버너는 단순히 탄화수소 등의 연료가스의 연소뿐만이 아니라 수소가스의 연소가 가능해야 한다. 다시 말하면, PEMFC 스택에서 미반응되어 배출되는 애노드 오프 가스(Anode Off Gas:AOG)에 포함된 수소가스를 연소하는 수단이 필수적으로 갖추어져 있어야 한다. 이는 PEMFC 스택에서의 수소가스 이용률은 일반적으로 70 ~ 85% 정도이며, 나머지 미반응된 잔류의 수소연료는 스택 밖으로 버려지게 됨으로써 자원이 낭비되는 문제점이 있었다.A fuel reformer burner basically burns fuel gas to generate heat. At this time, the fuel gas is mainly hydrocarbon gas such as city gas mainly composed of methane gas. However, in order to improve the efficiency of the PEMFC system, the burner must be capable of not only burning fuel gas, such as hydrocarbon, but also hydrogen gas. In other words, a means for burning the hydrogen gas contained in the anode off gas (AOG) that is not reacted and discharged from the PEMFC stack must be essentially provided. The hydrogen gas utilization rate in the PEMFC stack is generally about 70 to 85%, and the remaining unreacted residual hydrogen fuel is thrown out of the stack, so there is a problem in that resources are wasted.

또한, 기존의 연료개질기 버너는 화염버너를 사용하고 있는데, 이는 연료의 공급이 용이하고 효율이 우수하다는 장점이 있다. 또한, 비교적 유해 가스의 배출이 적기 때문에 다양한 장소에서 많이 사용되고 있다. 다만, 화염버너의 경우, 1,000℃ 이상으로 화염온도를 조절하는데 어려움이 있기 때문에 NOx 및 CO가 기준치 이상으로 배출되는 단점이 있다.In addition, the conventional fuel reformer burner uses a flame burner, which has the advantage of easy fuel supply and excellent efficiency. In addition, since the emission of harmful gas is relatively small, it is widely used in various places. However, in the case of a flame burner, since it is difficult to control the flame temperature above 1,000°C, there is a disadvantage in that NOx and CO are discharged more than the standard value.

또한, 통상의 가스연료는 예열없이 바로 연소과정을 거치게 되므로 연료소모가 많고, 가스연료가 연소영역까지 도달할 수 있도록 강제 송풍이 이루어지고 있어서 송풍량이 불규칙하고 집중송풍이 이루어져 연소효율이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, since normal gas fuel goes through the combustion process without preheating, it consumes a lot of fuel, and forced blowing is performed so that the gas fuel can reach the combustion region, so the air flow rate is irregular and the combustion efficiency is lowered due to concentrated blowing. there was.

문헌 1 : 등록특허공보 제1015506호(2011.02.10, 등록)Document 1: Registered Patent Publication No. 1015506 (2011.02.10, registered) 문헌 2 : 등록특허공보 제1305805호(2013.09.02, 등록)Document 2: Registered Patent Publication No. 1305805 (2013.09.02, registered)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스택에서 이용되지 않고 버려지는 수소가스를 회수하여 연료개질버너의 연료로 활용함으로써 유효자원의 효용율을 높일 수 있는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템을 제공함에 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to recover hydrogen gas that is not used in a stack and use it as a fuel for a fuel reforming burner. An object of the present invention is to provide a fuel cell system including a fuel reforming burner using a combustion catalyst.

본 발명의 다른 목적은 연료로 사용되는 혼합가스가 연소되기 전에 난로내의 분위기 온도에 의해 예열과정을 거침에 따라 연소단계에서 연소온도를 낮출 수 있으므로 연료비 절감이 가능한 점, 예열에 의해 온도가 올라간 혼합가스는 상승기류에 의해 자연스럽게 상승되면서 연소가 이루어지게 되므로 일정하고 안정된 연소가 가능한 점에 특징을 갖는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is that fuel cost can be reduced because the combustion temperature can be lowered in the combustion stage as the mixed gas used as fuel is preheated by the atmospheric temperature in the stove before being burned, and the temperature is increased by preheating. An object of the present invention is to provide a fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst, which is characterized in that the gas is naturally raised by the rising air flow and combusted so that constant and stable combustion is possible.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. There will be.

본 발명은 상기한 목적에 따라, 메탄가스를 공급하는 메탄가스 공급부; 상기 메탄가스 공급부로부터 공급되어온 메탄가스를 개질하여 수소가스를 발생시키고 이를 공급하는 개질부; 및 상기 개질부로부터 공급되어온 수소와 산소공급원으로부터 공급되는 산소를 전기 화학적인 반응을 통해 전기에너지를 발생시키는 스택;을 포함하며, 상기 개질부는 개질연료가 이송되는 개질연료 이송관; 상기 개질연료 이송관으로 이송되는 개질연료를 열개질하기 위하여 열원을 제공하는 연료개질버너로 구성되되, 상기 연료개질버너는, 최하층을 구성하고 있으며, 공급관으로부터 공급되어온 연료가스, 부생가스 및 공기를 혼합할 수 있도록 혼합부재가 내장된 혼합모듈; 상기 혼합모듈과 연통되도록 상부에 적층된 채, 상기 혼합모듈에서 혼합되어 상승하는 혼합가스를 분산시켜주는 분산모듈; 상기 분산모듈의 상부에 연통되게 적층되며, 그 내부에 상기 혼합가스를 촉매반응에 의해 연소시키기 위한 고온 연소촉매가 충진된 연소촉매모듈; 상기 연소촉매모듈의 상부에 연통되게 적층되며, 연소반응을 위해 열원을 제공하는 점화수단이 마련된 점화모듈; 상기 점화모듈의 상측에 연통되게 적층되며, 상기 공급관이 내부를 관통하도록 지지함으로써 내부의 고온 연소가스에 의해 공급관을 통과하는 혼합가스가 예열되도록 하는 예열모듈;로 구성되며, 상기 개질연료 이송관은 상기 예열모듈 내에 위치하여, 예열모듈 내의 분위기 열에 의해 개질연료 이송관 내의 연료가 개질되도록 하는 것을 더 포함하고, 상기 공급관은 외부공급관 및 내부공급관으로 구성되되, 상기 내부공급관은 상기 예열모듈의 예열통 측면을 수평으로 관통한 후, 상기 혼합부재를 향해 수직 하향으로 절곡되며, 그 말단은 혼합통 내에 위치하는 것을 더 포함하며, 상기 외부공급관은, 부생가스 및 산소가 공급되는 제1 외부공급관; 연료가스 및 산소가 공급되는 제2 외부공급관; 상기 제1, 2 외부공급관이 하나로 병합되는 병합관;으로 구성되되, 상기 제1 외부공급관 상에는 연료가스, 부생가스 및 산소를 강제 송풍하기 위한 메인 송풍기가 설치된 것을 더 포함하며, 상기 제1 외부공급관에는 상기 메인 송풍기를 대체하기 위한 서브 송풍기가 설치되되, 상기 서브 송풍기는 상기 메인 송풍기와 제2 외부공급관 사이에서 상기 제1 외부공급관과 연결되는 보조공급관을 매개로 설치된 것을 더 포함하는 연료전지 시스템이 제공된다.The present invention according to the above object, a methane gas supply unit for supplying methane gas; a reforming unit reforming the methane gas supplied from the methane gas supply unit to generate hydrogen gas and supplying it; and a stack for generating electric energy through an electrochemical reaction between hydrogen supplied from the reforming unit and oxygen supplied from an oxygen supply source, wherein the reforming unit includes: a reformed fuel transfer pipe through which the reformed fuel is transferred; and a fuel reforming burner that provides a heat source for thermally reforming the reformed fuel transferred to the reforming fuel transfer pipe, wherein the fuel reforming burner constitutes the lowest layer and provides fuel gas, by-product gas and air supplied from the supply pipe. a mixing module having a built-in mixing member for mixing; a dispersion module stacked on the top so as to communicate with the mixing module and dispersing the mixed gas mixed in the mixing module and rising; a combustion catalyst module stacked in communication with the upper part of the dispersion module and filled with a high-temperature combustion catalyst for burning the mixed gas by a catalytic reaction therein; an ignition module stacked in communication with an upper portion of the combustion catalyst module and provided with an ignition means for providing a heat source for a combustion reaction; A preheating module stacked in communication with the upper side of the ignition module and supporting the supply pipe to penetrate through the inside so that the mixed gas passing through the supply pipe is preheated by the high temperature combustion gas inside; and the reformed fuel transport pipe includes: The method further comprises: located in the preheating module to reform fuel in the reforming fuel transfer pipe by atmospheric heat in the preheating module, wherein the supply pipe includes an external supply pipe and an internal supply pipe, wherein the internal supply pipe is a preheater of the preheating module After penetrating the side horizontally, it is bent vertically downward toward the mixing member, and the end thereof further comprises positioned in the mixing barrel, wherein the external supply pipe includes: a first external supply pipe to which by-product gas and oxygen are supplied; a second external supply pipe to which fuel gas and oxygen are supplied; The first and second external supply pipes are merged into one; and a main blower is installed on the first external supply pipe to forcibly blow fuel gas, by-product gas and oxygen, and the first external supply pipe a sub blower for replacing the main blower is installed, the sub blower being installed between the main blower and a second external supply pipe through an auxiliary supply pipe connected to the first external supply pipe as a medium is provided

바람직하게, 상기 스택에서 미반응된 된 가스는 상기 연료개질버너의 공급관으로 회수되어 연료로 재활용될 수 있다.Preferably, the unreacted gas in the stack may be recovered through a supply pipe of the fuel reforming burner and recycled as fuel.

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바람직하게, 상기 예열모듈의 상측에는 연소가스를 외부로 배기하기 위한 배기관이 연결될 수 있다.Preferably, an exhaust pipe for exhausting combustion gas to the outside may be connected to the upper side of the preheating module.

바람직하게, 상기 각 모듈은 플랜지 이음에 의해 결합될 수 있다.Preferably, each of the modules may be joined by a flange joint.

바람직하게, 상기 점화수단은 스파크형 점화봉, 파일럿 버너, 전기히터 중 어느 하나로 될 수 있다.Preferably, the ignition means may be any one of a spark-type ignition rod, a pilot burner, and an electric heater.

바람직하게, 상기 고온 연소촉매는 질산염 전이 금속, 질산염 알칼리 토금속 및 질산염 알루미늄을 함유하되, 상기 질산염 알칼리 토금속은 칼슘, 스트론튬, 바륨 또는 라듐 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.Preferably, the high-temperature combustion catalyst contains a nitrate transition metal, an alkaline earth nitrate metal and aluminum nitrate, wherein the alkaline earth nitrate metal may include at least one of calcium, strontium, barium or radium.

바람직하게, 상기 질산염 전이 금속/질산염 알칼리 토금속/질산염 알루미늄의 몰 비는 (1-x)/(1-y)/11이되, 상기 x는 0.1 내지 0.5 범위의 수이고, 그리고 y는 0.1 내지 0.5 범위의 수로 될 수 있다.Preferably, the molar ratio of transition metal nitrate/alkaline earth nitrate/aluminum nitrate is (1-x)/(1-y)/11, wherein x is a number in the range of 0.1 to 0.5, and y is 0.1 to 0.5 It can be any number of ranges.

본 발명의 실시예에 따르면, 스택에서 이용되지 않고 버려지는 수소가스를 회수하여 연료개질버너의 연료로 활용함으로써 유효자원의 효용율을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to increase the efficiency of effective resources by recovering hydrogen gas that is not used and discarded in the stack and utilizes it as a fuel for a fuel reforming burner.

또한, 혼합가스가 공급되는 공급관이 난로 내부를 경유하도록 구성하여, 혼합가스가 연소되기 전에 난로 내의 분위기 온도에 의해 예열되도록 함으로써, 연소단계에서 연소온도를 낮출 수 있으므로 연료비를 절감할 수 있는 장점이 있다.In addition, the supply pipe to which the mixed gas is supplied is configured to pass through the inside of the stove so that the mixed gas is preheated by the atmospheric temperature in the stove before combustion, so that the combustion temperature can be lowered in the combustion stage, thereby reducing fuel costs. have.

또한, 예열에 의해 온도가 올라간 혼합가스는 대류작용에 의해 상승하면서 연소가 이루어지게 되므로 강제적인 송풍에 의한 연소에 비해 일정하고 안정된 연소가 가능하다는 장점이 있다.In addition, since the mixed gas whose temperature has been raised by preheating is burned while rising by the convection action, there is an advantage that consistent and stable combustion is possible compared to combustion by forced air.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템에 대한 블록도
도 2는 본 발명에 따른 연료개질버너의 상세 구성도
도 3은 본 발명에 따른 연료개질버너에서 혼합가스의 흐름을 화살표로 나타낸 작동상태도
1 is a block diagram of a fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst according to the present invention;
2 is a detailed configuration diagram of a fuel reforming burner according to the present invention;
3 is an operation state diagram showing the flow of mixed gas in the fuel reforming burner according to the present invention by an arrow;

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.The present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are given to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템에 대한 블록도이다. 1 is a block diagram of a fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 메탄가스(CH4)를 공급하는 메탄가스 공급부(200)와, 상기 메탄가스 공급부로부터 공급되어온 메탄가스를 개질하여 수소가스를 발생시키고 이를 공급하는 개질부(300)와, 상기 개질부로부터 공급되어온 수소와 산소공급원으로부터 공급되는 산소를 전기 화학적인 반응을 통해 전기에너지를 발생시키는 스택(400)으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the fuel cell system according to the present invention generates hydrogen gas by reforming a methane gas supply unit 200 for supplying methane gas (CH 4 ), and the methane gas supplied from the methane gas supply unit. It may be composed of a reforming unit 300 for supplying, and a stack 400 for generating electric energy through an electrochemical reaction between hydrogen supplied from the reformer and oxygen supplied from an oxygen source.

여기서. 상기 개질부(300)에서의 리포밍 반응은 고온에서 이루어짐을 감안하여, 개질연료가 이송되는 개질연료 이송관(310)과, 상기 개질연료 이송관으로 이송되는 개질연료를 가열에 의해 열개질하기 위하여 열원을 제공하는 연료개질버너(100)로 구성될 수 있다.here. Considering that the reforming reaction in the reformer 300 is performed at a high temperature, the reformed fuel transfer pipe 310 through which the reformed fuel is transferred and the reformed fuel transferred to the reformed fuel transfer pipe are thermally reformed by heating. It may be composed of a fuel reforming burner 100 that provides a heat source for this purpose.

상기 연료개질버너(100)는 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 혼합모듈(120), 분산모듈(130), 연소촉매모듈(140), 점화모듈(150) 및 예열모듈(160)을 포함할 수 있다. 여기서, 각 모듈은 예컨대 사각박스 형태로 마련될 수 있고, 각 모듈은 플랜지 이음에 의해 적층 결합할 수 있어서 필요에 따라 모듈의 적층 구성을 달리할 수도 있고, 특정 모듈을 교환할 때도 유용하다.As shown in FIGS. 2 and 3 , the fuel reforming burner 100 includes a mixing module 120 , a dispersion module 130 , a combustion catalyst module 140 , an ignition module 150 , and a preheating module 160 . can do. Here, each module may be provided, for example, in the form of a square box, and each module may be stacked and coupled by a flange joint, so that the stacking configuration of the module may be changed as needed, and it is also useful when exchanging a specific module.

상기 혼합모듈(120)은 공급관(110)으로부터 공급되어온 연료가스, 부생가스 및 공기(산소)를 혼합하는 역할을 하는 것으로 연료개질버너(100)의 최하층을 구성하고 있다.The mixing module 120 serves to mix fuel gas, by-product gas, and air (oxygen) supplied from the supply pipe 110 , and constitutes the lowermost layer of the fuel reforming burner 100 .

상기 혼합모듈(120)은 혼합통(121)과, 상기 혼합통의 내부 바닥면에 설치되는 혼합부재(122)로 구성될 수 있다. 여기서 혼합부재(122)는 철실이 얼기설기 엉켜있는 철수세미와 같은 형태로 될 수 있다. 이 경우, 공급관(110)으로부터 배출되는 연료가스 등이 철수세미의 불규칙한 유로를 통과하면서 양호하게 혼합됨과 함께 분산된다.The mixing module 120 may include a mixing barrel 121 and a mixing member 122 installed on the inner bottom surface of the mixing barrel. Here, the mixing member 122 may be shaped like a steel wool brush in which iron threads are tangled. In this case, the fuel gas discharged from the supply pipe 110 is mixed and dispersed while passing through the irregular flow path of the iron scrubber.

상기 혼합모듈(120)에서 미설명된 부호(123)는 혼합통(121) 내에 고여 있는 응축수를 외부로 배수하기 위한 드레인 밸브이고, (124)는 비상시에 혼합통(121) 내의 혼합가스를 외부로 배출하기 위한 에어벤트 밸브이다.In the mixing module 120 , an undescribed reference numeral 123 denotes a drain valve for draining the condensed water accumulated in the mixing barrel 121 to the outside, and 124 denotes a mixed gas in the mixing barrel 121 to the outside in an emergency It is an air vent valve for exhaust to the

상기 분산모듈(130)은 상기 혼합모듈(120)과 연통되도록 상부에 적층된 채, 상기 혼합모듈에서 혼합되어 상승하는 혼합가스를 분산시켜주는 역할을 하는 것으로, 본 실시예에서는 상기 분산모듈(130)은 분산통(131)과, 상기 분산통 내에 설치되는 메쉬(mesh) 형태의 분산부재(132)로 구성될 수 있다.The dispersing module 130 serves to disperse the mixed gas that is mixed in the mixing module and rises while being stacked on top to communicate with the mixing module 120. In this embodiment, the dispersing module 130 ) may be composed of a distribution tube 131 and a mesh-shaped distribution member 132 installed in the distribution tube.

상기 연소촉매모듈(140)은 상기 분산모듈(130)의 상부에 연통되게 적층되며, 그 내부에는 상기 혼합가스를 촉매반응에 의해 연소시키기 위한 고온 연소촉매(141)가 충진될 수 있다.The combustion catalyst module 140 is stacked in communication with the upper portion of the dispersion module 130 , and a high-temperature combustion catalyst 141 for burning the mixed gas by a catalytic reaction may be filled therein.

상기 연소촉매모듈(140)의 부피는 고온 연소촉매의 충진량에 따라 가변적이나 100~500리터가 적절하다. 실험결과, 상기 연소촉매모듈(140)의 열효율은 90% 이상이 될 수 있으며, 연소촉매모듈에서 배출되는 CO량은 20ppm 이하이고, 연소촉매모듈(140)에서 배출되는 NOx 양은 20ppm 이하이며, 부생가스 및 유해가스의 처리 효율은 99% 이상이다.The volume of the combustion catalyst module 140 is variable depending on the filling amount of the high-temperature combustion catalyst, but 100 to 500 liters is appropriate. As a result of the experiment, the thermal efficiency of the combustion catalyst module 140 can be 90% or more, the amount of CO discharged from the combustion catalyst module is 20 ppm or less, and the amount of NOx discharged from the combustion catalyst module 140 is 20 ppm or less, and by-products The treatment efficiency of gas and harmful gas is more than 99%.

상기 고온 연소촉매(141)는 알갱이 형태 즉, 펠릿형태를 이룰 수 있으나, 원통형, 원기둥형, 구형, 육면체형 등도 적용될 수 있다. 이들은 모두 기공을 형성될 수 있으며, 기공이 형성되면, 연료가스의 확산방지 및 차압을 받지 않게 되므로 연료가스가 특정부위로 편중되지 않고 일정하게 통과하게 된다.The high-temperature combustion catalyst 141 may have a granular shape, that is, a pellet shape, but a cylindrical shape, a cylindrical shape, a spherical shape, a hexahedral shape, etc. may also be applied. All of these may form pores, and when the pores are formed, the fuel gas is not biased to a specific part and passes through it uniformly because the fuel gas is not prevented from spreading and the differential pressure is not applied.

바람직하게, 상기 펠릿의 크기는 2 ~ 5mm가 적절하다 펠릿의 크기가 이 범위보다 크면 펠릿과 펠릿 사이의 기공이 커지게 되어 연소효율이 저하되고, 반면 펠릿의 크기가 이 범위보다 작으면 기공이 작아지게 되어 연소가스의 통과율이 저하되므로 연소촉매모듈(140)의 점화불꽃이 상기 분산모듈(130)로 플래시 백(flash back)되는 문제점이 발생하므로 상기 크기범위를 준수해야 한다.Preferably, the size of the pellet is appropriate 2 ~ 5mm If the size of the pellets is larger than this range, the pores between the pellets and the pellets become large, the combustion efficiency is lowered, whereas if the size of the pellets is smaller than this range, the pores are The size range must be adhered to because the small size reduces the passage rate of the combustion gas, so that the ignition spark of the combustion catalyst module 140 flashes back to the dispersion module 130 .

한편, 상기 고온 연소촉매(141)는 아래의 공정에 의해 대량생산이 가능하다.On the other hand, the high-temperature combustion catalyst 141 can be mass-produced by the following process.

질산염 전이 금속, 질산염 알칼리(alkali) 토금속 및 질산염 알루미늄(aluminum)을 함유하는 금속 전구체 용액이 제조된다. 질산염 전이 금속/질산염 알칼리 토금속/질산염 알루미늄의 몰 비는 (1-x)/(1-y)/11이되, 여기서 x는 0.1 내지 0.5 범위의 수이고, 그리고 y는 0.1 내지 0.5 범위로 될 수 있다. 질산염 전이 금속은 망간, 코발트, 철 또는 크롬 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 질산염 알칼리 토금속은 칼슘, 스트론튬, 바륨 또는 라듐 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 금속 전구체 용액을 제조하는 것은 질산염 전이 금속, 질산염 알칼리 토금속 및 질산염 알루미늄을 증류수에 용해하는 것일 수 있다.A metal precursor solution containing a nitrate transition metal, an alkali earth metal nitrate and aluminum nitrate is prepared. The molar ratio of transition metal nitrate/alkaline earth nitrate/aluminum nitrate is (1-x)/(1-y)/11, wherein x is a number in the range of 0.1 to 0.5, and y can be in the range of 0.1 to 0.5 have. The nitrate transition metal may include at least one of manganese, cobalt, iron, and chromium. The alkaline earth metal nitrate may include at least one of calcium, strontium, barium, and radium. Preparing the metal precursor solution may be dissolving a transition metal nitrate, an alkaline earth metal nitrate and aluminum nitrate in distilled water.

침전 용액이 제조된다. 침전 용액을 제조하는 것은 요소를 증류수에 교반하는 것일 수 있다. 침전 용액에서의 요소의 농도는 금속 전구체 용액에서의 금속 전구체의 농도의 12배일 수 있다.A precipitation solution is prepared. Preparing the precipitation solution may be stirring the urea in distilled water. The concentration of urea in the precipitation solution may be 12 times the concentration of the metal precursor in the metal precursor solution.

금속 전구체 용액 및 침전 용액을 혼합하여, 혼합 용액이 제조되면, 혼합 용액을 90 ~ 100 ℃로 승온시키고, 그리고 10 ~ 48 시간 유지시켜 침전 반응이 일어나도록 한다. 혼합 용액을 침전 반응시키는 것은 균일 용액 침전법을 이용할 수 있다.When the mixed solution is prepared by mixing the metal precursor solution and the precipitation solution, the temperature of the mixed solution is raised to 90 ~ 100 ℃, and maintained for 10 ~ 48 hours to cause the precipitation reaction. A homogeneous solution precipitation method may be used for the precipitation reaction of the mixed solution.

침전 반응에 의해 형성된 침전물 슬러리(slurry)는 여과되어, 혼합 용액으로부터 분리된다. 침전물 슬러리를 여과하여 분리된 혼합 용액은 침전 용액을 제조하는 것에 재활용될 수 있다. 침전물 슬러리가 수세된다.A precipitate slurry formed by the precipitation reaction is filtered and separated from the mixed solution. The mixed solution separated by filtration of the precipitate slurry can be recycled to prepare a precipitation solution. The sediment slurry is washed with water.

수세된 침전물 슬러리에 있는 수분을 제거하기 위해 건조가 수행된다. 수세된 침전물 슬러리를 건조하는 것은 100 ~ 150 ℃ 범위의 온도에서 건조하는 것일 수 있다.Drying is performed to remove moisture in the washed sediment slurry. Drying the washed sediment slurry may be drying at a temperature in the range of 100 ~ 150 ℃.

건조된 침전물 슬러리에 잔존하는 수분을 제거하기 위해 1,000 ~ 1,500 ℃에서 소성이 수행된다. 소성된 침전물 슬러리는 헥사알루미네이트 구조를 가지되, 5 ~ 150 m2/g 범위의 비표면적을 가질 수 있다.In order to remove moisture remaining in the dried sediment slurry, calcination is performed at 1,000 ~ 1,500 °C. The calcined sediment slurry has a hexaaluminate structure, and may have a specific surface area in the range of 5 to 150 m 2 /g.

본 발명에 따른 고온 연소촉매의 제조방법에 적용된 균일 용액 침전법은 다른 침전법과 달리 공정이 간편하고, 대량 생산을 위한 공정 설계가 용이하다. 일반적인 촉매 제조 방법으로 널리 사용되고 있는 공침법은 촉매를 합성하기 위한 침전제로 탄산나트륨(Na2CO3)이나 수산화나트륨(NaOH) 등과 같은 염기성 물질을 사용하며, 금속 전구체는 금속 질산염 등과 같은 산성 물질을 사용한다. 이 두 물질의 산중화 반응에서 생성되는 염을 사용하여 촉매로 이용하게 된다. 이 과정에서 pH 조절이 촉매의 물성과 성능을 결정짓는 중요한 요소 중 하나이다. 그러나 pH 조절 속도를 맞추는 것은 비교적 어려운 공정이며 까다로운 공정이다 이러 공정으로 인해 동일한 품질의 촉매를 대량으로, 그리고 반복적으로 제조하는 것은 비교적 어렵다.Unlike other precipitation methods, the homogeneous solution precipitation method applied to the method for manufacturing a high-temperature combustion catalyst according to the present invention is simple and easy to design for mass production. The co-precipitation method, which is widely used as a general catalyst preparation method, uses a basic material such as sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or sodium hydroxide (NaOH) as a precipitation agent for synthesizing the catalyst, and an acidic material such as metal nitrate is used as a metal precursor do. The salt produced in the acid neutralization reaction of these two substances is used as a catalyst. In this process, pH control is one of the important factors that determine the properties and performance of the catalyst. However, it is a relatively difficult and demanding process to adjust the pH adjustment rate. Due to this process, it is relatively difficult to manufacture a catalyst of the same quality in large quantities and repeatedly.

본 발명에 따른 고온 연소촉매의 제조 방법에 사용된 균일 용액 침전법은, 이러한 pH 조절 문제를 해결하면서 대량으로, 그리고 반복적으로 동일한 품질의 고온 연소 촉매를 제조할 수 있다 균일 용액 침전법에서 침전제로 사용되는 요소는 90 ~ 100℃ 사이에서 암모니아(NH3)와 탄산가스(CO2)로 분해되어 금속 전구체들과 반응하게 된다. 이때, 용액 전체에서 침전 반응이 균일하게 나타나며, pH는 자연적으로 7을 유지하게 된다 수산화나트륨 등을 침전제로 이용한 공침법에서는, 침전제가 투입되는 곳에서만 먼저 침전 반응이 국부적으로 일어나면서 순간적으로 그 부위만 높은 pH가 나타나므로 강한 교반이 필요하고, 균일성을 보장하기 힘들기 때문에, 동일한 품질의 촉매를 생산하기 어려운 단점이 있다. 반면에, 균일 용액 침전법은 이러한 문제점을 해결할 수 있으므로, 동일한 품질의 고온 연소 촉매를 비교적 간단히 생산할 수 있다.The homogeneous solution precipitation method used in the method for producing a high-temperature combustion catalyst according to the present invention can produce a high-temperature combustion catalyst of the same quality in large quantities and repeatedly while solving the pH control problem. The urea used is decomposed into ammonia (NH3) and carbon dioxide (CO2) between 90 and 100°C and reacts with metal precursors. At this time, the precipitation reaction appears uniformly throughout the solution, and the pH is naturally maintained at 7. In the co-precipitation method using sodium hydroxide or the like as a precipitating agent, the precipitation reaction occurs locally only at the place where the precipitating agent is input, and instantaneously at the site However, since high pH appears, strong stirring is required, and it is difficult to ensure uniformity, so it is difficult to produce a catalyst of the same quality. On the other hand, since the homogeneous solution precipitation method can solve this problem, it is possible to relatively simply produce a high-temperature combustion catalyst of the same quality.

여과 및 수세 공정에서, 수산화나트륨 등을 침전제로 이용한 공침법의 경우, 침전물 슬러리 속에 남아있는 소듐(Na) 또는 질산염 등과 같은 불순물들을 제거하여 하는데, 이 불순물들은 다량의 증류수로 용해시켜야만 제거된다. 이 불순물들은 촉매의 물성과 성능을 저하하는 원인으로 작용하므로, 여과 및 수세 공정을 엄격히 실시해야 한다. 이때 사용되는 증류수 양이 촉매를 합성할 때 사용되는 증류수보다 3 ~ 4 배 이상 사용된다 반면, 균일용액 침전법에서 생성되는 불순물들은 질산암모늄(NH4NO3)이나 미 반응된 요소이며, 이 불순물들은 소량의 증류수에도 잘 용해되어 제거가 용이하며, 열에 의해서도 제거가 가능하다. 그래서 균일 용액 침전법은 일반적인 공침법보다 불순물에 의한 촉매의 물성 및 성능 저하 현상이 거의 나타나지 않으며, 이러한 공정 상의 간편성으로 인해 공정 비용이 적게 들 수 있다.In the filtration and washing process, in the case of the co-precipitation method using sodium hydroxide as a precipitating agent, impurities such as sodium (Na) or nitrate remaining in the precipitate slurry are removed, and these impurities are removed only by dissolving them with a large amount of distilled water. Since these impurities act as a cause of deterioration of the properties and performance of the catalyst, the filtration and washing process must be strictly carried out. At this time, the amount of distilled water used is 3 to 4 times higher than that of distilled water used when synthesizing the catalyst. On the other hand, impurities generated in the homogeneous solution precipitation method are ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) or unreacted elements, and these impurities It dissolves well in a small amount of distilled water, so it is easy to remove, and it can also be removed by heat. Therefore, the homogeneous solution precipitation method hardly exhibits deterioration in properties and performance of the catalyst due to impurities compared to the general co-precipitation method, and the process cost may be low due to the simplicity of the process.

또한, 침전 반응이 끝난 후, 여과 공정에서 생성되는 폐수의 대부분은 미 반응된 요소이므로 침전제 역할을 하는 침전 용액으로 재사용이 가능하다. 침전 반응에서 과량으로 사용되는 침전 용액 중 전구체 농도와 동일한 요소만 침전 반응에 사용되며 나머지 요소는 그대로 남게 된다 과량의 요소를 사용하게 되는 이유는 침전 반응속도를 정반응 쪽으로 원활하게 진행시키기 위해서이다 그래서 침전 용액 중 일부만 사용되고 나머지는 그대로 여과액으로 나오게 된다 여과액에 이론적으로 사용된 요소 양만 추가하여 사용하면 다시 침전 용액으로 재활용이 가능하다.In addition, after the precipitation reaction is completed, most of the wastewater generated in the filtration process is unreacted urea, so it can be reused as a precipitation solution serving as a precipitating agent. Of the precipitation solution used in excess in the precipitation reaction, only the urea equal to the precursor concentration is used in the precipitation reaction, and the remaining elements remain. The reason for using an excess of urea is to smoothly advance the precipitation reaction rate toward the forward reaction. Only a part of the solution is used and the rest comes out as the filtrate. If only the theoretical amount of urea used is added to the filtrate, it can be recycled as a precipitation solution.

그리고, 수세 공정 또한 기존의 공침법에 비해 간편하다. 그 이유는 여과 공정 후 침전물에 남은 불순물은 반응후 생성된 질산암모늄 형태로 남아 있는데, 질산암모늄 또한 용해도가 높으며, 반응에 사용된 증류수의 1/2 정도만 사용하여도 충분히 제거가 되며, 건조 및 소성 공정에서도 완전히 제거가 가능하다. 또한, 여기서 생성되는 소량의 폐수 또한 재사용이 가능하다. 그래서 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 연소 촉매의 제조 방법은 폐기되는 폐액이 거의 없는 무공해 제조 방법이라고 할 수 있다.In addition, the water washing process is also simpler than the conventional co-precipitation method. The reason is that the impurities remaining in the sediment after the filtration process remain in the form of ammonium nitrate produced after the reaction. Ammonium nitrate also has high solubility, and can be sufficiently removed by using only 1/2 of the distilled water used for the reaction, drying and calcination It can also be completely removed in the process. In addition, a small amount of wastewater generated here can also be reused. Therefore, the method for manufacturing a high-temperature combustion catalyst according to an embodiment of the present invention can be said to be a pollution-free manufacturing method with almost no waste liquid to be discarded.

건조 및 소성공정에서, 침전물 슬러리의 건조는 약 100℃에서 10시간 이상 진행하여 잔존 수분을 제거한다. 그리고 소성 공정에서는 1,000 ℃ 이상으로 약 1 시간 이상 소성을 유지함으로써, 고온에서도 성능 및 내구성을 유지할 수 있는 고온 연소 촉매가 제조될 수 있다.In the drying and calcining process, drying of the sediment slurry is performed at about 100° C. for 10 hours or more to remove residual moisture. In addition, in the calcination process, a high-temperature combustion catalyst capable of maintaining performance and durability even at a high temperature can be manufactured by maintaining the calcination at 1,000° C. or higher for about 1 hour or more.

이하, 본 발명에 따른 고온 연소 촉매의 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing a high-temperature combustion catalyst according to the present invention will be described in more detail.

1. 금속 전구체 용액 제조1. Preparation of metal precursor solution

금속 전구체로 망간(Mn), 바륨(Ba), 알루미늄을 질산염의 형태인 질산염 망간(Mn(NO3)2·6H2O), 질산염 바륨(Ba(NO3)2), 질산염 알루미늄(Al(NO3)3·9H2O) 시약들이 사용되었다 고온 연소 촉매의 성분비인 망간/알루미늄/바륨은 1/10/1의 몰(molar) 비로 증류수에 용해시킨다.Manganese (Mn), barium (Ba), and aluminum as metal precursors, manganese nitrate in the form of nitrate (Mn(NO 3 ) 2 .6H 2 O), barium nitrate (Ba(NO 3 ) 2 ), aluminum nitrate (Al( NO 3 ) 3 9H 2 O) reagents were used Manganese/aluminum/barium, which is a component ratio of the high-temperature combustion catalyst, is dissolved in distilled water at a molar ratio of 1/10/1.

2. 요소 용액 제조2. Preparation of urea solution

요소 또한 증류수에 교반을 시켜 요소 용액이 제조된다 요소 용액의 농도는 금속 전구체 농도의 약 12배로 한다.Urea is also stirred in distilled water to prepare a urea solution. The concentration of the urea solution is about 12 times that of the metal precursor.

3. 혼합3. Mix

앞서 제조된 같은 용량의 금속 전구체 용액 및 요소 용액은 합성 반응기에서 혼합되어 혼합 용액이 형성된다.The metal precursor solution and the urea solution of the same volume prepared previously are mixed in a synthesis reactor to form a mixed solution.

4. 침전 반응4. Precipitation reaction

합성 반응기의 온도는 약 95 ℃로 승온을 하고, 혼합 용액은 24 시간 이상 강하게 교반되면서 유지된다.The temperature of the synthesis reactor is raised to about 95 °C, and the mixed solution is maintained with vigorous stirring for 24 hours or more.

5. 여과5. Filtration

이러한 균일 용액 침전법으로 침전된 침전물 슬러리에 남아있는 질산암모늄 및 미 반응된 소량의 요소와 금속전구체인 불순물 및 물을 제거하기 위해서 여과 공정이 실시된다. 부후너 깔때기(Buchner funnel)에 필터(filter)를 설치를 한 다음, 침전물 슬러리를 투입시켜 필터에 걸러진 침전물 슬러리와 폐액으로 분리된다.그리고 폐액은 다시 사용될 요소(금속 전구체 농도가 1 M이면, 요소 또한 1 M에 해당하게 첨가)를 첨가하여 요소용액으로 재활용될 수 있다.A filtration process is performed to remove ammonium nitrate and a small amount of unreacted urea, impurities, and water, which are metal precursors, remaining in the precipitated slurry by this homogeneous solution precipitation method. After installing a filter in the Buchner funnel, the sediment slurry is introduced to separate the sediment slurry and waste liquid filtered through the filter. And the waste liquid is reused with urea (if the metal precursor concentration is 1 M, urea In addition, it can be recycled as a urea solution by adding 1 M).

6. 수세6. wash

폐액을 분리한 다음, 침전물 슬러리에 소량의 증류수를 통과시키는 것에 의해 침전물 슬러리 속에 남아 있는 질산암모늄이 제거된다. 그리고 여기서 생성된 폐액 또한 보관하여 차후 고온 연소 촉매를 제조할 때 다시 수세공정에 투입이 가능하다.After separating the waste liquid, ammonium nitrate remaining in the sediment slurry is removed by passing a small amount of distilled water through the sediment slurry. In addition, the waste liquid generated here can also be stored and then put back into the water washing process when manufacturing a high-temperature combustion catalyst.

7. 건조 및 소성7. Drying and firing

불순물 및 물이 제거된 침전물 슬러리의 내부에 잔존하는 수분을 완전히 제거하기 위해서 약 100 ℃의 건조 오븐에서 약 10 시간 이상 건조 공정이 수행된다. 그 후 최종 상품인 고온 연소 촉매를 제조하기 위해서 건조된 침전물 슬러리는 1,200 ℃로 약 3 ℃/min의 승온 속도로 승온되어 다음 약 6 시간 동안 유지된다.In order to completely remove moisture remaining in the sediment slurry from which impurities and water have been removed, a drying process is performed in a drying oven at about 100° C. for about 10 hours or more. Thereafter, in order to prepare a high-temperature combustion catalyst, which is a final product, the dried precipitate slurry is heated to 1,200° C. at a temperature increase rate of about 3° C./min and maintained for the next about 6 hours.

상기 고온 연소촉매는 연료가스의 연소반응과 동시에 유해가스의 분해/연소 반응을 일으키는 역할을 한다. 특히 고온 연소촉매의 활성점에 해당되는 부분에서 연소반응과 분해반응이 동시에 일어나는데, 이 반응은 강한 발열 반응이므로 많은 양의 열이 발생한다. 예를 들어 유해가스가 톨루엔인 경우, 1kg의 양이 고온 연소촉매에서 처리될 때 약 9,665kcal의 열이 발생하게 된다. 또한, 연료가스가 LNG인 경우, 1Nm3의 양이 고온 연소촉매에서 연소될 경우 약 10,200kcal의 열이 또한 발생하게 된다. 이것은 고온 연소촉매에서 연료가스와 유해가스가 동시에 처리되고 그 열량 또한 연료가스와 유해가스의 열량을 합한 것과 같다. 따라서, 유해가스의 농도가 높을수록 연료가스의 양이 적게 투입되므로 연료를 절약할 수 있다는 장점을 갖게 된다.The high-temperature combustion catalyst serves to cause the decomposition/combustion reaction of the harmful gas at the same time as the combustion reaction of the fuel gas. In particular, the combustion reaction and the decomposition reaction occur at the same time in the part corresponding to the active point of the high-temperature combustion catalyst, and since this reaction is a strong exothermic reaction, a large amount of heat is generated. For example, when the harmful gas is toluene, about 9,665 kcal of heat is generated when an amount of 1 kg is treated in a high-temperature combustion catalyst. In addition, when the fuel gas is LNG, about 10,200 kcal of heat is also generated when an amount of 1Nm 3 is burned in a high-temperature combustion catalyst. This is the same as the sum of the heat of fuel gas and noxious gas as fuel gas and noxious gas are simultaneously processed in a high-temperature combustion catalyst. Therefore, the higher the concentration of the harmful gas, the less the amount of fuel gas is input, so that it has the advantage of being able to save fuel.

상기 연소촉매모듈(140)에서의 촉매효율을 높이기 위한 최적의 조건은, 상기 연소촉매모듈에 대한 혼합가스의 공간속도(GHSV)가 1,000 ~ 30,000 h-1라고 할 때, 상기 연소촉매모듈(140)의 부피는 1~15ℓ이고, 상기 고온 연소촉매(141)의 밀도는 0.5~1 g/㎖ 이며, 고온 연소촉매(141)의 공극률(고온 연소촉매 전체 용적에 대한 공간용적의 비율)은 0.3 ~ 0.5%로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 연소촉매모듈(140)의 토출측 압력강하율을 20% 이내로 유지할 수 있게 된다.The optimum condition for increasing the catalyst efficiency in the combustion catalyst module 140 is when the space velocity (GHSV) of the mixed gas for the combustion catalyst module is 1,000 to 30,000 h -1 , the combustion catalyst module 140 ) has a volume of 1 to 15 liters, the density of the high-temperature combustion catalyst 141 is 0.5-1 g/ml, and the porosity of the high-temperature combustion catalyst 141 (the ratio of space volume to the total volume of high-temperature combustion catalyst) is 0.3 It is preferable to set it as ~ 0.5%. Accordingly, the pressure drop rate on the discharge side of the combustion catalyst module 140 can be maintained within 20%.

아래의 표 1은 처리가스가 연소촉매모듈을 통과하기 전과 통과한 후의 THC농도를 비교 측정한 것이다.Table 1 below compares and measures the THC concentration before and after the process gas passes through the combustion catalyst module.

Figure 112019132510039-pat00001
Figure 112019132510039-pat00001

여기서, 연료가스는 메탄을 사용하였으며, 유해가스는 VOCS 종류인 THC(total hydro-carbon)을 사용하였다.Here, methane was used as the fuel gas, and total hydro-carbon (THC), a VOCS type, was used as the harmful gas.

표 1에서 THC 처리 효율은 평균 995% 이상이 지속적으로 나타나고 있어서, 기존의 대기환경 정화시스템(RTO 시스템, 활성탄 흡착처리시스템 등)보다 월등히 우수한 것으로 나타났다.In Table 1, the THC treatment efficiency was consistently shown at an average of 995% or more, indicating that it was significantly superior to the existing air environment purification systems (RTO system, activated carbon adsorption treatment system, etc.).

아래의 표 2는 기존의 연소촉매와 본 발명에 따른 고온 연소촉매를 대비한 것으로, 처리효율 부분에서는 본 발명이 기존의 처리시스템보다 우수하고, 운전온도는 기존의 연소촉매보다 높은 온도 영역에서 운전이 가능하다. 따라서, 타르나 미세먼지, 황화합물과 염소화합물에 대한 피독 등에서 유리하며, 저가의 전이금속계열의 고온 연소촉매를 사용하므로 유지비용이 저렴하다는 장점도 있다.Table 2 below compares the conventional combustion catalyst and the high-temperature combustion catalyst according to the present invention. In terms of treatment efficiency, the present invention is superior to the conventional treatment system, and the operating temperature is higher than that of the conventional combustion catalyst. This is possible. Therefore, it is advantageous in poisoning to tar, fine dust, sulfur compounds and chlorine compounds, and there is an advantage in that the maintenance cost is low because a low-cost transition metal-based high-temperature combustion catalyst is used.

Figure 112019132510039-pat00002
Figure 112019132510039-pat00002

상기 점화모듈(150)은 상기 연소촉매모듈(140)의 상부에 연통되게 적층된 채, 연소반응을 위해 열원을 제공하는 점화수단(151)이 마련된다. 여기서 점화수단은 스파크형 점화봉, 파일럿 버너, 전기히터 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 이 중, 예열시 전기히터가 적용될 경우, 초기화염이 전혀 발생하지 않게 된다.The ignition module 150 is stacked in communication with the upper portion of the combustion catalyst module 140, and an ignition means 151 for providing a heat source for the combustion reaction is provided. Here, the ignition means may be any one of a spark-type ignition rod, a pilot burner, and an electric heater. Among them, when an electric heater is applied during preheating, initial flame does not occur at all.

한편, 상기 점화모듈(150)의 일측에는 연소촉매모듈(140) 내의 연소상태를 육안으로 확인할 수 있는 관찰창(미도시)이 마련될 수도 있다.On the other hand, an observation window (not shown) through which the combustion state in the combustion catalyst module 140 can be visually confirmed may be provided on one side of the ignition module 150 .

상기 예열모듈(160)은 연료개질버너의 핵심 구성으로서, 상기 점화모듈(150)의 상측에 적층되며, 상기 공급관(110)이 내부를 관통하도록 지지함으로써 내부의 고온 연소가스에 의해 공급관(116)을 통과하는 혼합가스가 예열되도록 하는 역할을 한다. 예열모듈(160)의 상측에는 연소가스를 외부로 배기하기 위한 배기관(170)이 연결될 수 있다.The preheating module 160 is a core component of the fuel reforming burner, and is stacked on the upper side of the ignition module 150, and supports the supply pipe 110 to penetrate through the supply pipe 116 by the high temperature combustion gas inside. It serves to preheat the mixed gas passing through. An exhaust pipe 170 for exhausting combustion gas to the outside may be connected to the upper side of the preheating module 160 .

여기서, 상기 개질연료 이송관(310)은 상기 예열모듈(160) 내에 위치하여, 예열모듈 내의 분위기 열에 의한 열교환작용으로 개질연료 이송관 내의 연료가 개질되며, 개질효율을 높이기 위하여 상기 개질연료 이송관(310)은 지그재그로 구부러진 곡관형태를 취하도록 함으로써 열교환 시간 및 면적이 확장되도록 하였다.Here, the reformed fuel conveying pipe 310 is located in the preheating module 160, and the fuel in the reformed fuel conveying pipe is reformed by heat exchange action by atmospheric heat in the preheating module, and in order to increase reforming efficiency, the reformed fuel conveying pipe In 310, the heat exchange time and area were extended by taking the shape of a zigzag bent tube.

상기 배기관(170)의 일측에는 배기관을 통해 배출되는 배기가스의 성분을 측정하기 위하여 배기가스 일부를 샘플링하기 위한 샘플링 밸브(171)가 설치될 수 있다.A sampling valve 171 for sampling a part of the exhaust gas in order to measure a component of the exhaust gas discharged through the exhaust pipe may be installed on one side of the exhaust pipe 170 .

여기서, 상기 공급관(116)은 예열모듈(160)의 외부에 위치하는 외부공급관(111)과, 예열모듈(160)의 내부에 위치하는 내부공급관(112)으로 구성될 수 있으며, 상기 내부공급관(112)은 상기 예열모듈(160)의 예열통(161) 측면을 수평으로 관통한 후, 상기 혼합부재(122)를 향해 수직 하향으로 절곡되게 설치된다.Here, the supply pipe 116 may be composed of an external supply pipe 111 located outside the preheating module 160 and an internal supply pipe 112 located inside the preheating module 160, and the internal supply pipe ( After horizontally passing through the side of the preheating tube 161 of the preheating module 160 , the 112 is installed to be bent vertically downward toward the mixing member 122 .

이러한 상기 공급관(110)은 내부공급관(112)이 예열모듈(160)을 통과함에 따라 예열모듈 내의 고온 연소가스에 의해 내부공급관을 통과하는 연료가스 등이 열교환되어 고온으로 예열된다. 이는 연소전에 먼저 고온으로 예열되므로써 연소단계에서 연소온도를 낮출 수 있으므로 연료비 절감이 가능하고, 예열에 의해 온도가 올라간 혼합가스는 상승기류에 의해 자연스럽게 상승되면서 연소가 이루어지게 되므로 일정하고 안정된 연소가 가능하다는 장점이 있다.In the supply pipe 110 , as the internal supply pipe 112 passes through the preheating module 160 , the fuel gas passing through the internal supply pipe is heat-exchanged by the high-temperature combustion gas in the preheating module to be preheated to a high temperature. Because it is preheated to a high temperature before combustion, the combustion temperature can be lowered in the combustion stage, so fuel cost can be reduced. There is an advantage that

한편, 상기 외부공급관(111)은 부생가스 및 산소가 공급되는 제1 외부공급관(111a)과, 연료가스 및 산소가 공급되는 제2 외부공급관(111b)과, 상기 제1, 2 외부공급관이 하나로 병합되는 병합관(111c)으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the external supply pipe 111 includes a first external supply pipe 111a to which byproduct gas and oxygen are supplied, a second external supply pipe 111b to which fuel gas and oxygen are supplied, and the first and second external supply pipes into one. It may be composed of a merge pipe (111c) to be merged.

그리고, 상기 제1 외부공급관(111a) 상에는 연료가스, 부생가스 및 산소를 강제 송풍하기 위한 메인 송풍기(113)가 설치될 수 있다.In addition, a main blower 113 for forcibly blowing fuel gas, by-product gas and oxygen may be installed on the first external supply pipe 111a.

또한, 상기 제1 외부공급관(111a)에는 상기 메인 송풍기(113)를 대체하기 위한 서브 송풍기(114)가 보조공급관(111d)을 매개로 설치될 수 있다. 따라서, 상기 메인 송풍기(113)가 고장이나 수리 등으로 사용이 불가한 경우, 서브 송풍기(114)를 가동시켜서 보조공급관(111d)을 통해 연료가스 등을 송풍할 수 있다.In addition, a sub blower 114 for replacing the main blower 113 may be installed in the first external supply pipe 111a via the auxiliary supply pipe 111d. Accordingly, when the main blower 113 cannot be used due to a malfunction or repair, the sub blower 114 may be operated to blow fuel gas or the like through the auxiliary supply pipe 111d.

미설명부호 (111e)는 제1 외부공급관(111a)을 통해 공급되는 부생가스 및 산소를 비상시에 외부로 배출시키기 위한 비상배출밸브이고, (111f)는 비상시 제2 외부공급관(111b)을 차단하여 연료가스 및 산소 공급이 중단되도록 하는 차단밸브이다.Unexplained reference numeral 111e denotes an emergency discharge valve for discharging by-product gas and oxygen supplied through the first external supply pipe 111a to the outside in an emergency, and 111f denotes an emergency by blocking the second external supply pipe 111b. It is a shut-off valve that stops the supply of fuel gas and oxygen.

한편, 상기 스택(400)에서 미반응된 가스는 상기 연료개질버너(100)의 공급관(110)으로 회수되어 연료로 재활용될 수 있다. 특히, 미반응된 가스가 회수되는 회수관(500)은 상기 예열모듈(160) 내에서 상기 공급관(110)과 연결됨으로 써, 공급관을 통과하는 연료가스 등과 함께 예열되고, 혼합모듈(120)로 공급되어 연료개질버너의 연료로서 활용된다.Meanwhile, unreacted gas in the stack 400 may be recovered through the supply pipe 110 of the fuel reforming burner 100 and recycled as fuel. In particular, the recovery pipe 500 from which the unreacted gas is recovered is connected to the supply pipe 110 in the preheating module 160, so that it is preheated together with the fuel gas passing through the supply pipe, and is transferred to the mixing module 120. It is supplied and used as fuel for fuel reforming burners.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 연료개질버너 110 : 공급관
120 : 혼합모듈 130 : 분산모듈
140 : 연소촉매모듈 150 : 점화모듈
160 : 예열모듈 170 : 배기관
200 : 메탄가스 공급부 300 : 개질부
310 : 개질연료이송관 400 : 스택
500 : 회수관
100: fuel reforming burner 110: supply pipe
120: mixed module 130: distributed module
140: combustion catalyst module 150: ignition module
160: preheating module 170: exhaust pipe
200: methane gas supply unit 300: reforming unit
310: reformed fuel transfer pipe 400: stack
500: recovery tube

Claims (10)

메탄가스를 공급하는 메탄가스 공급부; 상기 메탄가스 공급부로부터 공급되어온 메탄가스를 개질하여 수소가스를 발생시키고 이를 공급하는 개질부; 및 상기 개질부로부터 공급되어온 수소와 산소공급원으로부터 공급되는 산소를 전기 화학적인 반응을 통해 전기에너지를 발생시키는 스택;을 포함하며,
상기 개질부는 개질연료가 이송되는 개질연료 이송관; 상기 개질연료 이송관으로 이송되는 개질연료를 열개질하기 위하여 열원을 제공하는 연료개질버너로 구성되되,
상기 연료개질버너는,
최하층을 구성하고 있으며, 공급관으로부터 공급되어온 연료가스, 부생가스 및 공기를 혼합할 수 있도록 혼합부재가 내장된 혼합모듈;
상기 혼합모듈과 연통되도록 상부에 적층된 채, 상기 혼합모듈에서 혼합되어 상승하는 혼합가스를 분산시켜주는 분산모듈;
상기 분산모듈의 상부에 연통되게 적층되며, 그 내부에 상기 혼합가스를 촉매반응에 의해 연소시키기 위한 고온 연소촉매가 충진된 연소촉매모듈;
상기 연소촉매모듈의 상부에 연통되게 적층되며, 연소반응을 위해 열원을 제공하는 점화수단이 마련된 점화모듈;
상기 점화모듈의 상측에 연통되게 적층되며, 상기 공급관이 내부를 관통하도록 지지함으로써 내부의 고온 연소가스에 의해 공급관을 통과하는 혼합가스가 예열되도록 하는 예열모듈;로 구성되며,
상기 개질연료 이송관은 상기 예열모듈 내에 위치하여, 예열모듈 내의 분위기 열에 의해 개질연료 이송관 내의 연료가 개질되도록 하는 것을 더 포함하고,
상기 공급관은 외부공급관 및 내부공급관으로 구성되되, 상기 내부공급관은 상기 예열모듈의 예열통 측면을 수평으로 관통한 후, 상기 혼합부재를 향해 수직 하향으로 절곡되며, 그 말단은 혼합통 내에 위치하는 것을 더 포함하며,
상기 외부공급관은,
부생가스 및 산소가 공급되는 제1 외부공급관;
연료가스 및 산소가 공급되는 제2 외부공급관;
상기 제1, 2 외부공급관이 하나로 병합되는 병합관;으로 구성되되,
상기 제1 외부공급관 상에는 연료가스, 부생가스 및 산소를 강제 송풍하기 위한 메인 송풍기가 설치된 것을 더 포함하며,
상기 제1 외부공급관에는 상기 메인 송풍기를 대체하기 위한 서브 송풍기가 설치되되, 상기 서브 송풍기는 상기 메인 송풍기와 제2 외부공급관 사이에서 상기 제1 외부공급관과 연결되는 보조공급관을 매개로 설치된 것을 더 포함하는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템.
Methane gas supply unit for supplying methane gas; a reforming unit reforming the methane gas supplied from the methane gas supply unit to generate hydrogen gas and supplying it; and a stack for generating electric energy through an electrochemical reaction between hydrogen supplied from the reforming unit and oxygen supplied from an oxygen source.
The reforming unit includes a reformed fuel transfer pipe through which the reformed fuel is transferred; It consists of a fuel reforming burner that provides a heat source to thermally reform the reformed fuel transferred to the reformed fuel transfer pipe,
The fuel reforming burner,
a mixing module constituting the lowermost layer and having a built-in mixing member to mix fuel gas, by-product gas, and air supplied from the supply pipe;
a dispersion module stacked on the top so as to communicate with the mixing module and dispersing the mixed gas mixed in the mixing module and rising;
a combustion catalyst module stacked in communication with the upper part of the dispersion module and filled with a high-temperature combustion catalyst for burning the mixed gas by a catalytic reaction therein;
an ignition module stacked in communication with an upper portion of the combustion catalyst module and provided with an ignition means for providing a heat source for a combustion reaction;
A preheating module stacked in communication with the upper side of the ignition module and supporting the supply pipe to pass through the inside so that the mixed gas passing through the supply pipe is preheated by the high temperature combustion gas inside;
The reformed fuel transfer pipe is located in the preheating module, and the method further comprises reforming the fuel in the reforming fuel transferring pipe by atmospheric heat in the preheating module,
The supply pipe is composed of an external supply pipe and an internal supply pipe, wherein the internal supply pipe horizontally passes through the side of the preheater of the preheating module, and then is bent vertically downward toward the mixing member, and the end thereof is located in the mixing barrel. including more,
The external supply pipe,
a first external supply pipe to which by-product gas and oxygen are supplied;
a second external supply pipe to which fuel gas and oxygen are supplied;
It consists of; a merge pipe in which the first and second external supply pipes are merged into one;
Further comprising a main blower installed on the first external supply pipe for forcibly blowing fuel gas, by-product gas and oxygen,
A sub blower for replacing the main blower is installed in the first external supply pipe, and the sub blower is installed between the main blower and the second external supply pipe through an auxiliary supply pipe connected to the first external supply pipe as a medium. A fuel cell system comprising a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst.
청구항 1에 있어서,
상기 스택에서 미반응된 된 가스는 상기 연료개질버너의 공급관으로 회수되어 연료로 재활용되는 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst, characterized in that the unreacted gas in the stack is recovered through a supply pipe of the fuel reforming burner and recycled as fuel.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 예열모듈의 상측에는 연소가스를 외부로 배기하기 위한 배기관이 연결된 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
A fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst, characterized in that an exhaust pipe for exhausting combustion gas to the outside is connected to the upper side of the preheating module.
청구항 1에 있어서,
상기 각 모듈은 플랜지 이음에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst, characterized in that each module is coupled by a flange joint.
청구항 1에 있어서,
상기 점화수단은 스파크형 점화봉, 파일럿 버너, 전기히터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The ignition means is a fuel cell system including a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst, characterized in that any one of a spark-type ignition rod, a pilot burner, and an electric heater.
청구항 1에 있어서,
상기 고온 연소촉매는 질산염 전이 금속, 질산염 알칼리 토금속 및 질산염 알루미늄을 함유하되, 상기 질산염 알칼리 토금속은 칼슘, 스트론튬, 바륨 또는 라듐 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The high-temperature combustion catalyst contains a nitrate transition metal, an alkaline earth nitrate metal and aluminum nitrate, wherein the alkaline earth nitrate metal includes at least one of calcium, strontium, barium or radium. A fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst A fuel cell system comprising.
청구항 9에 있어서,
상기 질산염 전이 금속/질산염 알칼리 토금속/질산염 알루미늄의 몰 비는 (1-x)/(1-y)/11이되, 상기 x는 0.1 내지 0.5 범위의 수이고, 그리고 y는 0.1 내지 0.5 범위의 수인 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매를 이용한 연료개질버너를 포함하는 연료전지 시스템.
10. The method of claim 9,
The molar ratio of transition metal nitrate/alkaline earth nitrate/aluminum nitrate is (1-x)/(1-y)/11, wherein x is a number in the range of 0.1 to 0.5, and y is a number in the range of 0.1 to 0.5 A fuel cell system comprising a fuel reforming burner using a high-temperature combustion catalyst, characterized in that.
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