KR102453923B1 - Reformer for a fuel cell system - Google Patents

Reformer for a fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
KR102453923B1
KR102453923B1 KR1020150169940A KR20150169940A KR102453923B1 KR 102453923 B1 KR102453923 B1 KR 102453923B1 KR 1020150169940 A KR1020150169940 A KR 1020150169940A KR 20150169940 A KR20150169940 A KR 20150169940A KR 102453923 B1 KR102453923 B1 KR 102453923B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
heat
reformer
fuel cell
combustor
Prior art date
Application number
KR1020150169940A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170064313A (en
Inventor
김명수
이춘걸
Original Assignee
주식회사 아모그린텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아모그린텍 filed Critical 주식회사 아모그린텍
Priority to KR1020150169940A priority Critical patent/KR102453923B1/en
Publication of KR20170064313A publication Critical patent/KR20170064313A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102453923B1 publication Critical patent/KR102453923B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명의 연료전지 시스템용 개질기는 원료가 통과하는 공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 하우징으로 유입되는 원료와 반응하여 수소를 생산하는 촉매유닛과, 상기 하우징의 일측에 배치되어 연소기에서 발생되는 열이 하우징으로 집중되도록 열을 가둬두는 열 차단부재로 구성되어, 연소기에서 발생되는 열이 빠져나가는 것을 방지하여 개질 효율을 향상시킬 수 있다. The reformer for a fuel cell system of the present invention includes a housing having a space through which a raw material passes, a catalyst unit installed inside the housing to react with raw material flowing into the housing to produce hydrogen, and a combustor disposed at one side of the housing It is composed of a heat blocking member that traps heat so that heat generated from the heat is concentrated into the housing, thereby preventing the heat generated from the combustor from escaping, thereby improving reforming efficiency.

Description

연료전지 시스템용 개질기{REFORMER FOR A FUEL CELL SYSTEM} Reformer for fuel cell system

본 발명은 개질효율을 향상시킬 수 있고 사이즈를 줄일 수 있으며 열효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템용 개질기에 관한 것이다. The present invention relates to a reformer for a fuel cell system capable of improving reforming efficiency, reducing size, and improving thermal efficiency.

일반적으로 연료전지 시스템은 전기화학 반응에 의해 수소와 산소의 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전장치로서, 통상 메탄올, 에탄올 또는 천연가스 등 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소, 그리고 산소를 포함하고 있는 공기를 연료로 사용한다. In general, a fuel cell system is a power generation device that directly converts chemical energy of hydrogen and oxygen into electrical energy by an electrochemical reaction, and hydrogen, oxygen, and oxygen contained in hydrocarbon-based substances such as methanol, ethanol, or natural gas. It uses air containing

이러한 연료전지 시스템은 사용하는 전해질의 종류에 따라, 150~200℃ 부근에서 동작하는 인산형 연료전지, 600~700℃의 고온에서 동작하는 용융탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화물형 연료전지, 상온 내지 100℃ 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다.These fuel cell systems are, depending on the type of electrolyte used, a phosphoric acid fuel cell operating at 150 to 200°C, a molten carbonate fuel cell operating at a high temperature of 600 to 700°C, and a solid oxide operating at a high temperature of 1000°C or higher. It is classified into a fuel cell type, a polymer electrolyte type fuel cell operating at room temperature to 100°C or less, and an alkali type fuel cell.

종래의 연료전지 시스템용 개질기는 공개특허공보 10-2005-0116444(2005년 12월 12일)에 개시된 바와 같이, 제1 관로와, 상기 제1 관로의 단면적 보다 상대적으로 작은 단면적을 가지면서 제1 관로의 내부 중심 방향으로 배치되는 제2 관로를 포함하는 이중 관로 형태로 이루어지며, 수소를 함유한 연료의 산화 반응을 통해 소정의 열 에너지를 발생시키는 산화 촉매층이 상기 제2 관로의 내부 공간에 위치하는 제1 반응부와, 상기 열 에너지에 의한 개질 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 촉매층이 상기 제1 관로와 제2 관로 사이의 공간에 위치하는 제2 반응부와, 상기 제2 관로의 외주면에 설치되어 상기 제1 반응부에서 발생하는 열 에너지를 상기 제2 반응부로 전달하는 제1 열전달 유니트를 포함하고, 개질 촉매층은 혼합 연료의 개질 반응 즉, 혼합 연료의 분해 반응 및 일산화탄소의 변성 반응을 촉진시켜 혼합 연료로부터 수소 가스를 발생시키기 위한 것으로서, 제1 관로와 제2 관로 사이의 공간에 충전된다. 이러한 개질 촉매층은 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 이산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 펠릿(pellet) 형태의 담체에 구리(Cu), 니켈(Ni), 백금(Pt)과 같은 촉매 물질을 담지하고 있는 구조로 이루어진다. A conventional reformer for a fuel cell system, as disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2005-0116444 (December 12, 2005), has a first conduit and a first conduit having a cross-sectional area that is relatively smaller than the cross-sectional area of the first conduit. It is made in the form of a double pipe including a second pipe that is disposed toward the inner center of the pipe, and an oxidation catalyst layer that generates predetermined thermal energy through an oxidation reaction of fuel containing hydrogen is located in the inner space of the second pipe and a second reaction unit in which the reforming catalyst layer for generating hydrogen gas from the fuel through the reforming reaction by the thermal energy is located in a space between the first and second conduits; and a first heat transfer unit installed on the outer circumferential surface of the conduit to transfer thermal energy generated from the first reaction unit to the second reaction unit, and the reforming catalyst layer is a reforming reaction of the mixed fuel, that is, the decomposition reaction of the mixed fuel and carbon monoxide. It is for generating hydrogen gas from the mixed fuel by accelerating the transformation reaction, and is filled in the space between the first pipe and the second pipe. Such a reforming catalyst layer is copper (Cu), nickel (Ni), platinum (Pt) on a pellet-type carrier made of alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ) or titanium dioxide (TiO 2 ) It consists of a structure carrying a catalyst material.

하지만, 종래의 개질기는 개질 촉매층이 알갱이 형태로 형성되어 제1관로와 제2관로 사이의 공간에 충전되어 있기 때문에 혼합 연료가 통과할 때 유동저항이 발생되어 혼합연료가 원활하게 유동되지 못하여 효율이 저하되는 문제가 있다. However, in the conventional reformer, since the reforming catalyst layer is formed in a granular form and filled in the space between the first and second conduits, flow resistance is generated when the mixed fuel passes through, and the mixed fuel does not flow smoothly, resulting in improved efficiency. There is a problem with degradation.

또한, 종래의 개질기는 개질 촉매층이 펠릿(pellet) 형태이므로 가격이 비싼 촉매 물질의 사용량이 많아지게 되어 제조비용이 증가하는 문제가 있다.In addition, in the conventional reformer, since the reforming catalyst layer is in the form of a pellet, the amount of the expensive catalyst material is increased, thereby increasing the manufacturing cost.

또한, 종래의 개질기는 제2 반응부로 열을 전달하기 위한 열전달 유니트의 구조가 복잡하여 사이즈가 커지게 되고 열전달 효율이 떨어지는 문제가 있다. In addition, the conventional reformer has a problem in that the size of the heat transfer unit for transferring heat to the second reaction unit is complicated, so that the size increases and the heat transfer efficiency decreases.

공개특허공보 10-2005-0116444(2005년 12월 12일)Laid-Open Patent Publication No. 10-2005-0116444 (December 12, 2005)

따라서, 본 발명의 목적은 개질기의 일측에 열 차단부재를 설치하여 연소기에서 발생되는 열이 빠져나가는 것을 방지하여 개질기를 빠르게 가열할 수 있어 개질 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템용 개질기를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a reformer for a fuel cell system capable of improving reforming efficiency by installing a heat blocking member on one side of the reformer to prevent heat generated from the combustor from escaping, thereby rapidly heating the reformer. will be.

본 발명의 다른 목적은 촉매유닛의 지지체 표면에 개질 촉매층을 코팅하여 형성함으로써, 개질 촉매층의 사용량을 최소화할 수 있는 연료전지 시스템용 개질기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a reformer for a fuel cell system capable of minimizing the amount of the reforming catalyst layer used by coating the reforming catalyst layer on the support surface of the catalyst unit.

본 발명의 또 다른 목적은 지지체가 열전도가 높은 금속재질로 형성되고, 개질 촉매층과 원료의 접촉면적을 최대화할 수 있어 개질 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템용 개질기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a reformer for a fuel cell system in which a support is formed of a metal material having high thermal conductivity, and the contact area between a reforming catalyst layer and a raw material can be maximized, thereby improving reforming efficiency.

본 발명의 또 다른 목적은 지지체에 중공형의 셀이 관통되게 형성되어 원료의 유동 저항을 최소화할 수 있고, 개질 반응의 응답성을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템용 개질기를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a reformer for a fuel cell system that is formed to have a hollow cell penetrated through a support to minimize the flow resistance of raw materials and improve the responsiveness of the reforming reaction.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연료전지 시스템용 개질기는 원료가 통과하는 공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징 내부에 설치되고 원료가 통과하는 복수의 중공형 셀이 형성되는 지지체와, 상기 지지체의 표면에 코팅되어 상기 하우징으로 유입되는 원료와 반응하여 수소를 발생시키는 개질 촉매층을 구비한 촉매유닛과, 연소기와 마주보게 배치되는 하우징의 반대쪽면에 배치되고, 상기 하우징의 일면에 배치되는 상면 덮개부와, 상기 상면 덮개부의 가장자리에서 절곡되어 하우징의 측면에 배치되는 측면 덮개부를 포함하여 연소기에서 발생되는 열이 하우징으로 집중되도록 열을 가둬두는 열 차단부재를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 원료가 유입되는 유입구가 형성되는 제1하우징과, 상기 제1하우징과 수평하게 배치되고 원료와 촉매가 반응하여 발생된 수소가 배출되는 배출구가 형성되는 제2하우징과, 상기 제1하우징과 제2하우징 사이가 연통되도록 연결하는 연결부재를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the reformer for a fuel cell system of the present invention includes a housing having a space through which a raw material passes, a support installed in the housing and formed with a plurality of hollow cells through which the raw material passes, and the support. A catalyst unit having a reforming catalyst layer that is coated on a surface and reacts with a raw material flowing into the housing to generate hydrogen, and an upper cover portion disposed on the opposite side of the housing facing the combustor and disposed on one side of the housing And, it may include a heat blocking member for confining heat so that the heat generated from the combustor is concentrated in the housing, including a side cover bent at the edge of the upper cover portion is disposed on the side of the housing.
The housing includes a first housing having an inlet through which a raw material is introduced, a second housing disposed horizontally with the first housing and having an outlet for discharging hydrogen generated by reacting the raw material with the catalyst, the first housing It may include a connecting member for connecting to communicate between and the second housing.

삭제delete

삭제delete

삭제delete

상기 지지체는 물결 형태 또는 요철 형태의 파판과 평판이 상호 결합되어 복수의 중공형 셀을 갖도록 형성되고, 하우징의 내면 형태와 동일한 형태로 권선하여 성형되고, 열전도가 높은 금속박판이고, 1000℃ 이상의 고온에서 견딜 수 있는 내열성을 가지며, 그 두께는 20~100㎛으로 형성될 수 있다.The support is formed to have a plurality of hollow cells by combining a wave plate or a flat plate with a wave shape or an uneven shape, and is wound and molded in the same shape as the inner surface of the housing. It has heat resistance that can withstand the

삭제delete

상기 하우징의 외면에는 연소기에서 발생되는 열이 빠르게 하우징으로 전달되도록 열 접촉면적을 넓게 하는 열 전달부재가 형성되고, 상기 열 전달부재는 상기 하우징의 길이방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 하우징의 둘레방향으로 일정 간격으로 배열되는 바 타입 또는 하우징의 길이방향으로 일정 간격으로 배열되는 링 타입이 사용될 수 있다.A heat transfer member that widens a thermal contact area is formed on the outer surface of the housing so that heat generated from the combustor is quickly transferred to the housing, the heat transfer member is formed to protrude in the longitudinal direction of the housing, and the circumferential direction of the housing A bar type arranged at regular intervals or a ring type arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the housing may be used.

삭제delete

삭제delete

상기 하우징은 그 양쪽면에 평면부가 형성되는 트랙 형태로 형성되고, 상기 열전달 부재는 하우징의 둘레방향으로 돌출되게 형성되고, 하우징의 길이방향으로 일정 간격으로 배열되는 트랙 형태로 형성될 수 있다. The housing may be formed in a track shape in which flat portions are formed on both sides thereof, and the heat transfer member may be formed to protrude in a circumferential direction of the housing, and may be formed in a track shape arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the housing.

삭제delete

상기한 바와 같이, 본 발명의 연료전지 시스템용 개질기는 개질기의 일측에 개질기를 덮어주는 열 차단부재를 설치하여 연소기에서 발생되는 열이 빠져나가는 것을 방지함으로써, 개질기를 빠르게 가열할 수 있어 개질 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, in the reformer for a fuel cell system of the present invention, a heat blocking member covering the reformer is installed on one side of the reformer to prevent heat generated from the combustor from escaping, so that the reformer can be heated quickly, thereby improving reforming efficiency. can be improved

또한, 본 발명의 연료전지 시스템용 개질기는 지지체의 표면에 개질 촉매층을 코팅하여 형성함으로써, 개질 촉매층의 사용량을 최소화할 수 있다.In addition, the reformer for a fuel cell system of the present invention is formed by coating the reforming catalyst layer on the surface of the support, thereby minimizing the amount of the reforming catalyst layer used.

또한, 본 발명의 연료전지 시스템용 개질기는 지지체가 열전도가 높은 금속재질로 형성되고, 개질 촉매층과 원료의 접촉면적을 최대화할 수 있어 개질 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, in the reformer for a fuel cell system of the present invention, the support is formed of a metal material having high thermal conductivity, and the contact area between the reforming catalyst layer and the raw material can be maximized, thereby improving reforming efficiency.

또한, 본 발명의 연료전지 시스템용 개질기는 지지체에 중공형의 셀이 관통되게 형성되어 원료의 유동 저항을 최소화할 수 있고, 개질 반응의 응답성을 향상시킬 수 있다. In addition, the reformer for a fuel cell system of the present invention can minimize the flow resistance of the raw material and improve the responsiveness of the reforming reaction because the hollow cell is formed to penetrate through the support.

도 1은 본 발명의 연료전지 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 개질기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 개질기의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 개질기의 촉매유닛을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 개질기의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 개질기의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 개질기의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 개질기의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 개질기의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 개질기의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 개질기의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 개질기의 평면도이다. 1 is a block diagram of a fuel cell system of the present invention.
2 is a perspective view of a reformer according to a first embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a reformer according to a first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing the catalyst unit of the reformer according to the first embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a reformer according to a second embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a reformer according to a second embodiment of the present invention.
7 is a perspective view of a reformer according to a third embodiment of the present invention.
8 is a plan view of a reformer according to a third embodiment of the present invention.
9 is a perspective view of a reformer according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a plan view of a reformer according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a perspective view of a reformer according to a fifth embodiment of the present invention.
12 is a plan view of a reformer according to a fifth embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은 탄화수소계열 물질의 연료가 저장되는 연료 저장부(100)와, 연료저장부(100)에 저장된 연료가 공급되어 수소를 생산하는 개질기(110)와, 개질기에서 생산된 수소와 공기에 포함된 산소를 반응시켜 직류 전원을 출력하는 연료전지 스택(120)을 포함한다. A fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a fuel storage unit 100 in which a hydrocarbon-based fuel is stored, a reformer 110 in which the fuel stored in the fuel storage unit 100 is supplied to produce hydrogen; and a fuel cell stack 120 for outputting DC power by reacting hydrogen produced in the reformer with oxygen contained in air.

연료전지 스택(120)에서 출력된 전원은 직접 또는 원하는 종래의 전원으로 변환시키는 전력 변환기를 거쳐 전원을 필요로 하는 기기 및 충전기기인 배터리에 공급한다. Power output from the fuel cell stack 120 is supplied to a battery, which is a device requiring power and a charger, either directly or through a power converter that converts the power into a desired conventional power.

그리고, 개질기(110)의 일측에는 개질기(110)를 가열하여 개질 반응이 정상적으로 일어날 수 있도록 연소기(도시되지 않음)가 구비되고, 연소기는 개질기(110)에 충분한 열이 전달될 수 있도록 개질기(110)에 인접하여 배치될 수 있다. In addition, a combustor (not shown) is provided on one side of the reformer 110 so that the reforming reaction can normally occur by heating the reformer 110 , and the combustor 110 is provided so that sufficient heat can be transferred to the reformer 110 . ) can be placed adjacent to

제1실시예에 따른 개질기는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 원료가 통과하는 공간을 갖는 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 설치되어 하우징(10)으로 유입되는 원료와 반응하여 수소를 생산하는 촉매유닛(20)과, 하우징(10)의 일측에 배치되어 연소기에서 발생되는 열이 하우징(10)으로 집중되도록 열을 가둬두는 역할을 하는 열 차단부재(30)를 포함한다. As shown in FIGS. 2 to 4 , the reformer according to the first embodiment includes a housing 10 having a space through which the raw material passes, and the raw material installed inside the housing 10 and introduced into the housing 10 reacts with the reformer. and a catalyst unit 20 for producing hydrogen, and a heat blocking member 30 disposed on one side of the housing 10 to confine heat so that heat generated from the combustor is concentrated in the housing 10. .

하우징(10)은 탄화수소 계열의 원료가 유입되는 유입구(40)가 형성되는 제1하우징(12)과, 하우징(10) 내부에서 원료와 촉매가 반응하여 발생된 수소가 배출되는 배출구(42)가 형성되는 제2하우징(14)과, 제1하우징(12)과 제2하우징(14) 사이가 연통되도록 연결하는 연결부재(16)를 포함한다. The housing 10 includes a first housing 12 in which an inlet 40 through which hydrocarbon-based raw materials are introduced is formed, and an outlet 42 through which hydrogen generated by reacting the raw materials with the catalyst inside the housing 10 is discharged. The second housing 14 is formed, and a connecting member 16 connecting the first housing 12 and the second housing 14 to communicate with each other.

제1하우징(12)과 제2하우징(14)은 수평하게 일정 간격으로 배치되고, 제1하우징(12)과 제2하우징(14)는 연결부재(16)에 의해 상호 연결된다. 그리고, 제1하우징(12)의 유입구(40)에는 유입구(40)로 유입되는 연료를 예열하는 열교환기가 설치될 수 있다. The first housing 12 and the second housing 14 are horizontally arranged at regular intervals, and the first housing 12 and the second housing 14 are interconnected by a connecting member 16 . In addition, a heat exchanger for preheating fuel flowing into the inlet 40 may be installed at the inlet 40 of the first housing 12 .

촉매유닛(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(10) 내부에 권선되고 원료가 통과하는 복수의 중공형 셀(56)이 형성되는 지지체(50)와, 지지체(50)의 표면에 코팅되어 원료와 반응하여 수소를 발생시키는 개질 촉매층을 포함한다. As shown in FIG. 4 , the catalyst unit 20 includes a support 50 in which a plurality of hollow cells 56 wound inside the housing 10 and through which raw materials pass are formed, and on the surface of the support 50 . and a reforming catalyst layer that is coated and reacts with the raw material to generate hydrogen.

지지체(50)는 파판(52)과 평판(54)이 상호 결합되고 권선하여 성형한 후 하우징에 삽입된다. 이때, 파판(52)과 평판(54)은 열전도가 높고, 1000℃ 이상의 고온에서 견딜 수 있는 내열성 금속 박판으로 형성되고, 그 두께는 20~100㎛인 것이 바람직하다. The support body 50 is inserted into the housing after the wave plate 52 and the flat plate 54 are coupled to each other, wound and molded. At this time, the wave plate 52 and the flat plate 54 are formed of a heat-resistant metal thin plate that has high thermal conductivity and can withstand a high temperature of 1000° C. or more, and the thickness thereof is preferably 20 to 100 μm.

파판(52)는 물결 형태 또는 요철 형태로 형성되고, 평판(54)은 평평한 판 형태로 형성되며, 파판(52)과 평판(54) 사이를 결합하면 파형 또는 반원형의 중공형 셀(56)이 둘레방향으로 간격을 두고 복수로 형성된다. 파판(52)과 평판(54) 사이는 용접에 의해 상호 결합될 수 있다. The wave plate 52 is formed in a corrugated shape or a concave-convex shape, and the flat plate 54 is formed in a flat plate shape. It is formed in plurality at intervals in the circumferential direction. The wave plate 52 and the flat plate 54 may be coupled to each other by welding.

이러한 촉매유닛(20)은 하우징(10)이 사각형 형태일 경우 사각형 형태로 권선되어 형성되고, 하우징(10)이 원통형일 경우 원형으로 권선되어 형성된다.The catalyst unit 20 is formed by winding in a rectangular shape when the housing 10 has a rectangular shape, and is formed by winding in a circular shape when the housing 10 is cylindrical.

이와 같이, 본 발명에 따른 촉매유닛(20)은 복수의 중공형의 셀(56)을 갖는 지지체(50)의 표면에 개질 촉매층이 코팅되므로 개질 촉매층과 원료가 서로 접촉하는 면적은 최대화하면서 개질 촉매층의 사용량을 최소화할 수 있다. As described above, in the catalyst unit 20 according to the present invention, since the reforming catalyst layer is coated on the surface of the support 50 having a plurality of hollow cells 56, the contact area between the reforming catalyst layer and the raw material is maximized while maximizing the reforming catalyst layer. usage can be minimized.

그리고, 지지체(50)는 열전도가 높은 금속재질이 사용되므로 연소기에서 발생되는 열이 빠르게 전달되어 개질효율을 향상시킬 수 있다. In addition, since the support 50 is made of a metal material having high thermal conductivity, heat generated from the combustor is rapidly transferred, thereby improving reforming efficiency.

그리고, 지지체(50)에 복수의 중공형 셀(56)이 형성되고, 이 중공형 셀(56)을 원료가 통과하기 때문에 원료의 유동 저항을 최소화할 수 있고, 이에 따라 원료의 흐름을 원활하게 할 수 있어 개질 반응의 응답성을 향상시킬 수 있다. In addition, a plurality of hollow cells 56 are formed in the support 50, and since the raw materials pass through the hollow cells 56, the flow resistance of the raw materials can be minimized, and accordingly, the flow of the raw materials can be smoothly performed. This can improve the responsiveness of the reforming reaction.

연료전지 시스템은 전해질의 종류에 따라 150 ~ 200℃ 부근에서 동작하는 인산형 연료전지, 600 ~ 700℃의 고온에서 동작하는 용융탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화물형 연료전지 등이 사용되고 있다. Depending on the type of electrolyte, the fuel cell system includes a phosphoric acid fuel cell operating at 150 ~ 200℃, a molten carbonate fuel cell operating at a high temperature of 600 ~ 700℃, and a solid oxide fuel cell operating at a high temperature of 1000℃ or higher. this is being used

따라서, 연료전지를 정상적으로 동작시키기 위해서는 하우징(10)의 온도를 일정 이상으로 유지해야 된다. 이를 위해 본 발명에서는 하우징(10)의 일측에 열 차단부재(30)를 설치하여 연소기에서 발생되는 열을 가둬두는 역할을 하여 하우징(10)을 보다 빠르게 가열할 수 있어 개질 효율을 향상시키고 연소기의 연소량을 줄일 수 있어 에너지를 절약할 수 있도록 한다. Therefore, in order to operate the fuel cell normally, the temperature of the housing 10 needs to be maintained above a certain level. To this end, in the present invention, the heat shielding member 30 is installed on one side of the housing 10 to trap heat generated from the combustor, so that the housing 10 can be heated more quickly, thereby improving reforming efficiency and improving the efficiency of the combustor. By reducing the amount of combustion, energy can be saved.

열 차단부재(30)는 연소기와 마주보게 배치되는 하우징(10)의 일면의 반대쪽면에 배치되어 연소기에서 발생되는 열이 빠져나가는 것을 방지하여 하우징(10)을 좀더 효과적으로 가열할 수 있도록 하는 것으로, 하우징(10)의 일면에 배치되는 상면 덮개부(32)와, 상면 덮개부(32)의 가장자리에서 직각으로 절곡되어 하우징(10)의 측면에 배치되는 측면 덮개부(34)를 포함한다. The heat blocking member 30 is disposed on the opposite side of one side of the housing 10 disposed to face the combustor to prevent the heat generated from the combustor from escaping, so that the housing 10 can be heated more effectively, It includes a top cover part 32 disposed on one surface of the housing 10 , and a side cover part 34 bent at a right angle from the edge of the top cover part 32 and disposed on a side surface of the housing 10 .

이러한 열 차단부재(30)는 열 차단이 우수한 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다. The heat blocking member 30 is preferably formed of a metal material having excellent heat blocking properties.

이와 같이, 본 발명에서는 하우징(10)의 일측에 열 차단부재(30)를 구비하여, 연소기에서 발생되는 열이 외부로 배출되지 못하도록 가둬두는 역할을 하여 하우징(10)을 좀더 빠르게 가열할 수 있고, 연소기의 열 효율을 향상시킬 수 있다. As such, in the present invention, by providing the heat shielding member 30 on one side of the housing 10, it serves to confine the heat generated from the combustor from being discharged to the outside, so that the housing 10 can be heated more quickly. , can improve the thermal efficiency of the combustor.

제2실시예에 따른 개질기는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 원료가 통과하는 공간을 갖는 하우징(10)과, 하우징의 외면에 설치되어 연소기에서 발생되는 열이 빠르게 하우징으로 전달되도록 하는 열 전달부재(60)와, 하우징(10) 내부에 설치되어 하우징(10)으로 유입되는 원료와 반응하여 수소를 생산하는 촉매유닛(20)과, 하우징(10)의 일측에 배치되어 연소기에서 발생되는 열이 하우징(10)으로 집중되도록 열을 가둬두는 역할을 하는 열 차단부재(30)를 포함한다. 5 and 6, the reformer according to the second embodiment includes a housing 10 having a space through which the raw material passes, and is installed on the outer surface of the housing so that heat generated from the combustor is rapidly transferred to the housing. The heat transfer member 60, the catalyst unit 20 installed inside the housing 10 and reacting with the raw material flowing into the housing 10 to produce hydrogen, is disposed on one side of the housing 10 and generated in the combustor It includes a heat blocking member 30 that serves to confine the heat so that the generated heat is concentrated to the housing (10).

제2실시예에 따른 열 전달부재(60)는 하우징(10)의 외면에 하우징(10)의 길이방향으로 돌출되는 바 타입으로 형성되고, 하우징(10)의 둘레방향으로 간격을 두고 형성되어 연소기에서 발생되는 열과의 접촉면적을 넓게 하여 하우징(10)으로 보다 빠르게 열이 전달될 수 있도록 한다. The heat transfer member 60 according to the second embodiment is formed in a bar type protruding from the outer surface of the housing 10 in the longitudinal direction of the housing 10, and is formed at intervals in the circumferential direction of the housing 10 to form a combustor. The contact area with the heat generated from the heat is widened so that the heat can be transferred to the housing 10 more quickly.

제3실시예에 따른 열 전달부재(70)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 둘레방향으로 링 형태로 돌출되는 링 타입으로 형성된다. As shown in FIGS. 7 and 8 , the heat transfer member 70 according to the third embodiment is formed in a ring type protruding in a ring shape in the circumferential direction of the housing 10 .

이러한 제3실시예에 따른 열 전달부재(70)는 링 형태이고 원통 형태의 하우징의 외면에 원형으로 둘레방향으로 돌출되게 형성된다. 그리고, 열 전달부재(70)는 하우징의 길이방향으로 일정 간격으로 배열되어 연소기에서 발생되는 열과의 접촉면적을 넓게 하여 하우징을 보다 빠르게 가열되도록 한다. The heat transfer member 70 according to the third embodiment has a ring shape and is formed to protrude in a circular circumferential direction from the outer surface of the cylindrical housing. In addition, the heat transfer members 70 are arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the housing to increase the contact area with the heat generated by the combustor so that the housing is heated faster.

제4실시예에 따른 하우징(80)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 그 양면에 평면부(84)가 형성되어 그 단면이 트랙 형태를 갖는다. 그리고, 제4실시예에 따른 열 전달부재(82)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 연소기와 마주보게 배치되는 평면부(84)에 하우징(80)의 길이방향으로 돌출되게 형성된다. As shown in Figs. 9 and 10, the housing 80 according to the fourth embodiment has flat parts 84 formed on both sides thereof, so that the cross section thereof has a track shape. And, as shown in FIGS. 9 and 10, the heat transfer member 82 according to the fourth embodiment is formed to protrude in the longitudinal direction of the housing 80 on the flat portion 84 disposed to face the combustor. .

제5실시예에 따른 열 전달부재(90)는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 하우징(80)의 둘레방향으로 돌출되게 형성된다. 하우징은 그 단면이 양면에 평면부(84)가 형성되는 트랙 형태이므로, 열 전달부재(90)도 트랙 형태로 형성되고 하우징(80)의 길이방향으로 일정 간격으로 배열된다. The heat transfer member 90 according to the fifth embodiment is formed to protrude in the circumferential direction of the housing 80 as shown in FIGS. 11 and 12 . Since the cross section of the housing is in the form of a track in which flat portions 84 are formed on both sides, the heat transfer member 90 is also formed in the form of a track and is arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the housing 80 .

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. In the above, the present invention has been illustrated and described with examples of specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of not departing from the spirit of the present invention, common knowledge in the technical field to which the present invention belongs Various changes and modifications will be possible by those who have

10: 하우징 12: 제1하우징
14: 제2하우징 16: 연결부재
20: 촉매유닛 30: 열 차단부재
32: 상면 덮개부 34: 측면 덮개부
40: 유입구 42: 배출구
50: 지지체 52: 파판
54: 평판 10: housing 12: first housing
14: second housing 16: connecting member
20: catalyst unit 30: heat blocking member
32: upper cover portion 34: side cover portion
40: inlet 42: outlet
50: support 52: wave plate
54: reputation

Claims (11)

원료가 통과하는 공간을 가지며, 연소기에서 발생하는 열이 빠르게 전달되도록 열 접촉면적을 크게 하는 열 전달부재가 그 외면에 형성되는 하우징;
상기 하우징 내부에 설치되고 원료가 통과하는 복수의 중공형 셀이 형성되는 지지체와, 상기 지지체의 표면에 코팅되어 상기 하우징으로 유입되는 원료와 반응하여 수소를 발생시키는 개질 촉매층을 구비한 촉매유닛; 및
상기 하우징의 일면에 배치되는 상면 덮개부와 상기 상면 덮개부의 가장자리에서 절곡되어 하우징의 측면에 배치되는 측면 덮개부를 포함하여 연소기에서 발생하는 열이 하우징으로 집중되도록 열을 가둬두는 열 차단부재;를 포함하는 연료전지 시스템용 개질기로서,
상기 열 전달부재는 상기 하우징에 일체로 형성되며,
상기 연소기는 상기 하우징에 인접하여 배치되며,
상기 열 차단부재는 상기 연소기와 마주보게 배치되는 하우징의 일면의 반대쪽면에 배치되고,
상기 열 전달부재는 상기 하우징의 길이방향으로 돌출 형성되어 상기 하우징의 둘레방향으로 일정 간격으로 배열되는 바(bar) 타입의 돌출부 또는 상기 하우징의 길이방향으로 일정 간격으로 배열되는 링(ring) 타입의 돌출부로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 개질기.a housing having a space through which the raw material passes and a heat transfer member having a large thermal contact area so that heat generated from the combustor is rapidly transferred is formed on the outer surface thereof;
a catalyst unit having a support installed inside the housing and having a plurality of hollow cells through which raw materials pass, and a reforming catalyst layer coated on a surface of the support to react with raw materials flowing into the housing to generate hydrogen; and
A heat blocking member for confining heat so that heat generated from the combustor is concentrated into the housing, including a top cover portion disposed on one surface of the housing and a side cover portion bent at the edge of the top cover portion and disposed on the side of the housing; As a reformer for a fuel cell system,
The heat transfer member is integrally formed with the housing,
The combustor is disposed adjacent to the housing,
The heat blocking member is disposed on the opposite side of one side of the housing disposed to face the combustor,
The heat transfer member is formed to protrude in the longitudinal direction of the housing and is a bar-type protrusion arranged at regular intervals in the circumferential direction of the housing or a ring-type protrusion arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the housing. A reformer for a fuel cell system, characterized in that it is formed as a protrusion. 제1항에 있어서,
상기 하우징은 원료가 유입되는 유입구가 형성되는 제1하우징;
상기 제1하우징과 수평하게 배치되고 원료와 촉매가 반응하여 발생된 수소가 배출되는 배출구가 형성되는 제2하우징; 및
상기 제1하우징과 제2하우징 사이가 연통되도록 연결하는 연결부재를 포함하는 연료전지 시스템용 개질기. The method of claim 1,
The housing may include: a first housing having an inlet through which raw materials are introduced;
a second housing disposed horizontally with the first housing and having an outlet for discharging hydrogen generated by reacting a raw material and a catalyst; and
and a connecting member connecting the first housing and the second housing to communicate with each other. 제1항에 있어서,
상기 지지체는 물결 형태 또는 요철 형태의 파판과 평판이 상호 결합되어 복수의 중공형 셀을 갖도록 형성되고, 하우징의 내면 형태와 동일한 형태로 권선하여 성형되고, 열전도성 금속박판이고, 1000℃ 이상의 고온에서 견딜 수 있는 내열성을 가지며, 그 두께는 20~100㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 개질기. The method of claim 1,
The support is formed to have a plurality of hollow cells by combining a wave plate in a wave form or an uneven form and a flat plate, and is wound and molded in the same shape as the inner surface of the housing, is a thermally conductive metal thin plate, and at a high temperature of 1000 ° C or higher A reformer for a fuel cell system, characterized in that it has tolerable heat resistance and has a thickness of 20 to 100 μm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020150169940A 2015-12-01 2015-12-01 Reformer for a fuel cell system KR102453923B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150169940A KR102453923B1 (en) 2015-12-01 2015-12-01 Reformer for a fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150169940A KR102453923B1 (en) 2015-12-01 2015-12-01 Reformer for a fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170064313A KR20170064313A (en) 2017-06-09
KR102453923B1 true KR102453923B1 (en) 2022-10-12

Family

ID=59220352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150169940A KR102453923B1 (en) 2015-12-01 2015-12-01 Reformer for a fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102453923B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102622869B1 (en) 2023-02-07 2024-01-10 주식회사 시너지 Systems and methods for gas reforming

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101200078B1 (en) * 2011-04-15 2012-11-12 주식회사 아모그린텍 Unit catalyst support block and catalyst support of mass and catalyst converter using the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101030042B1 (en) 2004-06-07 2011-04-20 삼성에스디아이 주식회사 Reformer for fuel cell system and fuel cell system having thereof
KR101093132B1 (en) * 2009-06-19 2011-12-12 한국기계연구원 Reformer using off gas, fuel cell system, and driving method thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101200078B1 (en) * 2011-04-15 2012-11-12 주식회사 아모그린텍 Unit catalyst support block and catalyst support of mass and catalyst converter using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102622869B1 (en) 2023-02-07 2024-01-10 주식회사 시너지 Systems and methods for gas reforming

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170064313A (en) 2017-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8486162B2 (en) Reformer for fuel cell system and fuel cell system having the same
JP4291312B2 (en) Reforming apparatus and fuel cell system using the same
US7601186B2 (en) Reformer and fuel cell system having the same
JP5436196B2 (en) Power generator
JP2011129489A (en) Fuel cell module
JP4956946B2 (en) Fuel cell
JP6111904B2 (en) Fuel cell device
JP5821570B2 (en) Fuel cell device
KR100599735B1 (en) Fuel cell system and reformer
KR100551036B1 (en) Reformer for fuel cell system and fuel cell system having the same
KR101155924B1 (en) Fuel cell system, reformer and burner
US20060014056A1 (en) Reformer and fuel cell system having the same
KR102453923B1 (en) Reformer for a fuel cell system
JP4513282B2 (en) Fuel cell
JP2004362800A (en) Fuel cell
JP2009245627A (en) Solid oxide fuel cell
JP5434035B2 (en) Fuel cell stack structure
EP3022790B1 (en) Fuel cell module
US20060239875A1 (en) Reformer for fuel cell system
JP2011233515A (en) Fuel cell system
JP5165353B2 (en) Fuel cell stack
KR101125650B1 (en) Fuel cell system, reformer and burner
JP5077384B2 (en) Fuel cell
KR101351859B1 (en) Circular Auto Thermal Reformer for Solid Oxide Fuel Cells
KR100639012B1 (en) Prox reactor for fuel cell and fuel cell system having the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant