KR102491197B1 - Fuel cell system comprising steam reforming reactor and dry reforming reactor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수증기와 메탄을 포함하는 가스를, 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 개질 가스로 개질하는 수증기 개질 반응기; 상기 개질 가스가 공급되는 연료 전지; 및 상기 연료 전지로부터 이산화탄소가 공급되어 수소 및 일산화탄소를 포함하는 가스를 생산하는 건식 개질 반응기를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 수증기 개질 반응기를 이용한 연료 전지를 사용함으로써 수소의 생산과 이를 이용한 발전이 가능할 뿐만 아니라, 수증기 개질 반응기와 연료 전지로부터 부산되는 이산화탄소는 건식 개질 촉매를 이용하여 일산화탄소와 수소를 포함하는 합성가스(syn gas)를 생산하는데 재활용될 수 있다.The present invention includes a steam reforming reactor for reforming a gas containing steam and methane into a reformed gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide; a fuel cell to which the reformed gas is supplied; and a dry reforming reactor in which carbon dioxide is supplied from the fuel cell to produce gas containing hydrogen and carbon monoxide. According to the present invention, hydrogen production and power generation using the same are possible by using a fuel cell using a steam reforming reactor, and carbon dioxide by-products from the steam reforming reactor and a fuel cell are synthesized including carbon monoxide and hydrogen using a dry reforming catalyst. It can be recycled to produce syn gas.

Description

수증기 개질 반응기와 건식 개질 반응기를 포함하는 연료전지 시스템 {Fuel cell system comprising steam reforming reactor and dry reforming reactor}A fuel cell system comprising a steam reforming reactor and a dry reforming reactor

본 발명은 수소를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 수증기 개질 반응기 및 건식 개질 반응기를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system for generating electricity using hydrogen. Specifically, the present invention relates to a fuel cell system comprising a steam reforming reactor and a dry reforming reactor.

화석 연료 고갈 및 지구 온난화에 대한 해결 방안으로 신재생 에너지 기반 발전에 대한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 신재생 에너지원으로서 수소(H2)는 연소될 때 순수한 물만 배출하여 배기가스로 인한 환경오염의 염려가 없어서 미래 에너지원으로 각광을 받고 있다. 이러한 수소의 생산 방법으로서 수증기 메탄 개질 방식(Steam Methane Reforming)이 있다. As a solution to fossil fuel depletion and global warming, research and development on renewable energy-based power generation is being actively conducted. As such a renewable energy source, hydrogen (H 2 ) is in the limelight as a future energy source because it emits only pure water when burned and there is no concern about environmental pollution due to exhaust gas. As a method for producing such hydrogen, there is a steam methane reforming method.

수증기 개질 방식은 수소 생산에서 가장 저렴한 방법으로 알려져 있으며, 세계 총 수소 생산의 거의 절반 정도가 이 방법으로 제조되고 있다. 상기 메탄 수증기 개질법의 전체적인 화학 반응은 일반적으로 다음과 같다.Steam reforming is known as the cheapest method of hydrogen production, and nearly half of the world's total hydrogen production is produced by this method. The overall chemical reaction of the methane steam reforming method is generally as follows.

CH4　+ H2O → CO + 3H2 CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2

CH4　+ 2H2O → CO2 + 4H2 CH 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4H 2

상기 반응에서 수소는 메탄과 물 모두에서 생산되기 때문에 높은 생산 수율로 수소의 제조가 가능하며, 부분산화 및 자열 개질 공정에 비하여 메탄 1몰 당 수소 생산 수율이 가장 높으므로 가장 경제적인 수소 생산 방법으로 알려져 있다. 그러나,　수증기 개질 방식은 이산화탄소가 발생하는 문제가 있다.In the above reaction, since hydrogen is produced from both methane and water, it is possible to produce hydrogen with a high production yield, and the hydrogen production yield per 1 mol of methane is the highest compared to partial oxidation and autothermal reforming processes, so it is the most economical hydrogen production method. It is known. However, the steam reforming method has a problem in that carbon dioxide is generated.

한편, 연료 전지는 천연가스나 수소와 같은 다양한 에너지원을 사용할 수 있고, 이에, 기존의 화력 발전을 대체할 수 있으며, 분산 전원용 발전소, 열병합 발전소, 더 나아가서는 무공해 자동차의 전원 등에 적용될 수 있다고 알려져 있다. 질소산화물(NOx)과 이산화탄소의 배출량도 석탄 화력 발전의 각각 1/38과 1/3 정도이다. 그러나, 여전히 이산화탄소의 배출을 제어해야할 필요성이 있다.On the other hand, it is known that fuel cells can use various energy sources such as natural gas or hydrogen, and thus can replace conventional thermal power generation, and can be applied to distributed power plants, cogeneration plants, and furthermore, to power sources for pollution-free vehicles. there is. Emissions of nitrogen oxides (NOx) and carbon dioxide are also about 1/38 and 1/3 of coal-fired power plants, respectively. However, there is still a need to control the emission of carbon dioxide.

본 발명의 목적은 수증기 개질 반응기와 연료 전지를 통합하여 수소의 생산과 이를 이용한 전기 에너지의 생산을 모두 수행할 수 있는 연료 전지 시스템에 있어서 상기 시스템으로부터 배출되는 이산화탄소를 제어할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a system capable of controlling carbon dioxide discharged from the system in a fuel cell system capable of performing both the production of hydrogen and the production of electric energy using the same by integrating a steam reforming reactor and a fuel cell will be.

본 발명의 일 양태에 따르면, 수증기와 메탄을 포함하는 가스를, 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 개질 가스로 개질하는 수증기 개질 반응기(210); 상기 개질 가스가 공급되는 연료 전지(220); 및 상기 연료 전지(220)으로부터 이산화탄소가 공급되어 수소 및 일산화탄소를 포함하는 가스를 생산하는 건식 개질 반응기(320)을 포함하는 연료 전지 시스템(100)이 제공된다.According to one aspect of the present invention, a steam reforming reactor 210 for reforming a gas containing steam and methane into a reforming gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide; a fuel cell 220 to which the reformed gas is supplied; and a dry reforming reactor 320 supplying carbon dioxide from the fuel cell 220 to produce gas containing hydrogen and carbon monoxide.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 연료 전지(220)는 고체 산화물 연료 전지일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fuel cell 220 may be a solid oxide fuel cell.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 연료 전지 시스템(100)은 메탄 공급기(420)를 추가로 포함하고, 상기 메탄 공급기(420)는 상기 수증기 개질 반응기(210)와 상기 건식 개질 반응기(320) 모두에 메탄을 공급할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the fuel cell system 100 further includes a methane feeder 420, and the methane feeder 420 includes the steam reforming reactor 210 and the dry reforming reactor 320 ) can supply methane to all.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 연료 전지 시스템(100)은 수증기 공급기(410)를 추가로 포함하고, 상기 수증기 공급기(410)는 상기 수증기 개질 반응기(210)에 수증기를 공급할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the fuel cell system 100 may further include a steam supplier 410, and the steam supplier 410 may supply steam to the steam reforming reactor 210.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 개질 가스는 별도의 정제 과정 없이 상기 연료 전지(220)의 연료극으로 공급될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the reformed gas may be supplied to the anode of the fuel cell 220 without a separate purification process.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 개질 가스는 미반응 메탄을 포함하고, 상기 연료 전지(220)의 연료극은 메탄의 건식 또는 습식 개질 촉매를 포함하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the reformed gas may include unreacted methane, and the anode of the fuel cell 220 may include a dry or wet methane reforming catalyst.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 개질 가스는 미반응 메탄을 포함하고, 상기 연료 전지(220)는 탄화수소 연료전지 및 수소 연료전지가 직렬로 적층된 형태일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the reformed gas includes unreacted methane, and the fuel cell 220 may have a form in which a hydrocarbon fuel cell and a hydrogen fuel cell are stacked in series.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 연료 전지(220)에서 연료극 및 공기극 각각에 생성물 배출 라인이 형성되어 있고, 상기 연료극으로부터 발생하거나 연료극에 개질 가스의 일부로서 공급된 이산화탄소가 연료극의 생성물 배출 라인을 경유하여 연료전지(220)로부터 배출되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the fuel cell 220, a product discharge line is formed at each of the fuel electrode and the air electrode, and carbon dioxide generated from the fuel electrode or supplied to the fuel electrode as a part of reformed gas is discharged from the fuel electrode. It may be discharged from the fuel cell 220 via the line.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 연료 전지(220)에서 이산화탄소 및 물이 배출되고, 상기 물은 탈수기(310)를 거쳐서 물이 제거된 후 상기 건식 개질 반응기(320)로 공급될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, carbon dioxide and water are discharged from the fuel cell 220, the water is removed through the dehydrator 310, and then supplied to the dry reforming reactor 320. .

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 건식 개질 반응기(320)는 페로브스카이트 결정구조의 건식 개질 촉매를 포함하고, 상기 촉매의 표면에는 전이금속이 모체로부터 용출(exsolution)된 용출물이 형성되어 있는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the dry reforming reactor 320 includes a dry reforming catalyst having a perovskite crystal structure, and an eluate in which a transition metal is eluted from a matrix is formed on the surface of the catalyst. may have been formed.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 건식 개질 반응기(320)는 건식 개질 촉매를 포함하고, 상기 건식 개질 촉매는 제1 전이원소 및 제2 전이원소를 포함하는 페로브스카이트 결정구조를 갖고 하기 화학식 1로 표시되는 모체를 가지며, 상기 제1 전이원소가 상기 모체로부터 표면으로 용출되어 용출물을 형성하고, 상기 제2 전이원소는 상기 제1 전이원소의 용출을 억제하여 상기 용출물의 크기를 감소시키는 것일 수 있다:According to another embodiment of the present invention, the dry reforming reactor 320 includes a dry reforming catalyst, and the dry reforming catalyst has a perovskite crystal structure including a first transition element and a second transition element, It has a matrix represented by Formula 1 below, the first transition element is eluted from the matrix to the surface to form an eluate, and the second transition element inhibits the elution of the first transition element to increase the size of the eluate. It may be to reduce:

[화학식 1] [Formula 1]

LaaEbT'xT1-xO3-δ La a E b T' x T 1-x O 3-δ

상기 화학식 2 에서 In Formula 2 above

La는 란탄을 나타내고, E는 알칼리토 금속족에서 선택된 원소이고, 상기 T 및 T'는 각각 독립적으로 서로 다른 전이원소이고, 상기 T가 제1 전이원소이고 T'가 상기 제2 전이원소이고, 상기 O는 산소이고, 상기 a 및 상기 b는 각각 0 초과 1 미만의 수로서 a+b=1을 만족하는 수이고, 상기 x는 0 초과 1 미만의 수이고, 상기 δ는 0 또는 1 이하의 양수로서, 상기 화학식 2의 화합물을 전기적 중성으로 하는 값이다.La represents lanthanum, E is an element selected from the alkaline earth metal group, T and T' are each independently different transition elements, T is the first transition element and T' is the second transition element, O is oxygen, a and b are each a number greater than 0 and less than 1, which satisfies a+b=1, x is a number greater than 0 and less than 1, and δ is 0 or less than 1 As a positive number, it is a value that makes the compound of Formula 2 electrically neutral.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 건식 개질 촉매에서 상기 제2 원소 T'가 철(Fe)이고, 상기 제1 전이원소 T가 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu), 또는 망간(Mn)일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the dry reforming catalyst, the second element T' is iron (Fe), and the first transition element T is nickel (Ni), cobalt (Co), copper (Cu), or manganese (Mn).

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 건식 개질 촉매에서, 상기 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 모체는 La0.9Ca0.1Fe0.5Co0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ni0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Cu0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Mn0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ru0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Rh0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Pd0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ir0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Pt0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Au0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ag0.5O3-δ, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the dry reforming catalyst, the matrix having the perovskite crystal structure is La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Co 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ni 0.5 O 3 -δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Cu 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Mn 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ru 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Rh 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Pd 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ir 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Pt 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Au 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ag 0.5 O 3-δ , or mixtures thereof.

본 발명에 따르면 수증기 개질 반응기를 이용한 연료 전지를 사용함으로써 수소의 생산과 이를 이용한 발전이 가능할 뿐만 아니라, 수증기 개질 반응기와 연료 전지로부터 부산되는 이산화탄소는 건식 개질 촉매를 이용하여 일산화탄소와 수소를 포함하는 합성가스(syn gas)를 생산하는데 재활용될 수 있다.According to the present invention, hydrogen production and power generation using the same are possible by using a fuel cell using a steam reforming reactor, and carbon dioxide by-products from the steam reforming reactor and a fuel cell are synthesized including carbon monoxide and hydrogen using a dry reforming catalyst. It can be recycled to produce syn gas.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 연료 전지 시스템의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다, "함유"한다, "가지다"라고 할 때, 이는 특별히 달리 정의되지 않는 한, 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part “includes,” “includes,” or “has” a certain component, it means that it may further include other components unless otherwise specifically defined.

용어 "용출(exsolution)"은 촉매의 구조를 구성하는 물질이 내부로부터 표면으로 이동하는 현상을 의미한다. 구체적으로, 상기 용출은 페로브스카이트 (ABO3)에서 B 위치의 전이 양이온(transition cation)이 음극 분위기에서 페로브스카이트 표면 위에 금속 나노 입자(metal nanoparticle)로 환원되는 현상이다.The term “exsolution” refers to a phenomenon in which substances constituting the structure of a catalyst move from the inside to the surface. Specifically, the elution is a phenomenon in which the transition cation at the B position in perovskite (ABO 3 ) is reduced to metal nanoparticles on the surface of perovskite in a cathode atmosphere.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 연료 전지 시스템 (100)에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the fuel cell system 100 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 .

본 발명의 연료 전지 시스템(100)은 수증기 개질 반응기(210)에서 수소를 생산하고 연료 전지(220)에서 전기가 생산되는 것으로서, 상기 수증기 개질 반응기(210)와 상기 연료 전지(220)에서 부산되는 이산화탄소를 건식 개질 반응기(320)에서 일산화탄소와 수소를 포함하는 합성가스(syn gas)를 생산하는데 재활용하는 것이다.In the fuel cell system 100 of the present invention, hydrogen is produced in a steam reforming reactor 210 and electricity is produced in a fuel cell 220, and by-products from the steam reforming reactor 210 and the fuel cell 220 are produced. Carbon dioxide is recycled in the dry reforming reactor 320 to produce syn gas containing carbon monoxide and hydrogen.

수증기 개질 반응기(210)는 수증기와 메탄으로부터 수소가 풍부한 개질 가스를 생산한다. 수증기와 메탄은 각각 수증기 공급기(410) 및 메탄 공급기(420)로부터 수증기 개질 반응기(210)에 공급될 수 있으며, 상기 수증기와 메탄을 포함하는 가스가 수증기 개질 반응기(210) 내의 촉매를 통과함으로써 개질 가스로 개질된다. 여기서 상기 촉매는 메탄의 수증기 개질 반응용으로 통상 사용되는 것이라면 특별히 제한되지는 않고, 니켈(Ni) 계열의 촉매가 주로 사용된다. 상기 개질 가스는 부가적으로 일산화탄소 및 이산화탄소를 부산물로 더 포함할 수 있고 또한 미반응 메탄 및 미반응 수증기를 더 포함할 수 있다. Steam reforming reactor 210 produces hydrogen-rich reformed gas from steam and methane. Steam and methane may be supplied to the steam reforming reactor 210 from the steam feeder 410 and the methane feeder 420, respectively, and the gas containing the steam and methane passes through the catalyst in the steam reforming reactor 210, thereby reforming the steam. converted to gas Here, the catalyst is not particularly limited as long as it is commonly used for the steam reforming reaction of methane, and a nickel (Ni)-based catalyst is mainly used. The reformed gas may additionally include carbon monoxide and carbon dioxide as by-products, and may further include unreacted methane and unreacted water vapor.

상기 수증기 개질 반응기(210)에서 배출된 개질 가스는 연료 전지(220)로 공급된다. 여기서 상기 개질 가스는 별도의 정제 과정을 거치거나 희석 가스로 희석하지 않고 연료 전지(220)로 공급될 수 있다. The reformed gas discharged from the steam reforming reactor 210 is supplied to the fuel cell 220 . Here, the reformed gas may be supplied to the fuel cell 220 without going through a separate purification process or being diluted with a dilution gas.

상기 연료 전지(220)는 고체 산화물 연료 전지일 수 있다. 고체 산화물 연료 전지는 연료극(anode), 전해질, 및 공기극(cathode)를 포함한다. 상기 수증기 개질 반응기(210)에서 수증기 및 메탄을 포함하는 연료 가스가 습식 개질 촉매에 의해 개질되어 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 개질 가스를 생성하고 상기 개질 가스가 수증기 개질 반응기(210)에서 배출되면, 경우에 따라 미반응 메탄 및/또는 미반응 수증기와 함께, 상기 고체산화물 연료 전지의 연료극으로 공급된다. 여기서 상기 개질 가스는 별도로 수소만 분리하는 공정이나 희석 가스로의 희석 과정 없이 연료극으로 공급될 수 있고, 다만, 필요에 따라, 상기 개질 가스는 그의 유량을 측정 및 제어하기 위해 질량 흐름 유량계를 경유하여 연료극으로 공급될 수 있다. 공기극으로는 블로워(미도시)에 의해 공기가 공급될 수 있다.The fuel cell 220 may be a solid oxide fuel cell. A solid oxide fuel cell includes an anode, an electrolyte, and a cathode. When the fuel gas containing steam and methane is reformed by the wet reforming catalyst in the steam reforming reactor 210 to generate reformed gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, and the reformed gas is discharged from the steam reforming reactor 210 , together with unreacted methane and/or unreacted water vapor, as the case may be, is supplied to the anode of the solid oxide fuel cell. Here, the reformed gas may be separately supplied to the anode without a process of separating only hydrogen or a process of diluting with a diluent gas. However, if necessary, the reformed gas passes through a mass flow meter to measure and control the flow rate of the reformed gas to the anode. can be supplied with Air may be supplied to the air electrode by a blower (not shown).

상기 연료극과 공기극에 각각 연료 및 공기가 공급되면, 공기극에서는 산소의 환원 반응이 일어나 산소이온이 생성되며 전해질을 통해 연료극으로 이동한 산소 이온은 다시 연료극에 공급된 수소와 반응하여 물을 생성하게 된다. 이때 연료극에서는 전자가 생성되고 공기극에서는 전자가 소모되므로 두 전극을 서로 연결하면 전기가 흐르게 된다. When fuel and air are supplied to the anode and the cathode, respectively, an oxygen reduction reaction occurs at the cathode to generate oxygen ions, and the oxygen ions that have moved to the anode through the electrolyte react with hydrogen supplied to the anode to generate water. . At this time, since electrons are generated at the fuel electrode and consumed at the air electrode, electricity flows when the two electrodes are connected to each other.

상기 연료극으로는 공지의 것, 예를 들어 니켈 산화물과 지르코니아를 혼합한 통상의 재료를 사용할 수 있다. 다만, 상기 개질 가스가 미반응 메탄을 포함할 수 있으므로, 상기 연료극은 메탄의 건식 또는 습식 개질 촉매를 포함할 수 있으며, 대안적으로는 탄화수소 연료전지와 수소 연료전지가 직렬로 적층된 형태의 것일 수 있다. 상기 연료극에 포함될 수 있는 메탄의 건식 또는 습식 개질 촉매는 이중층 페로브스카이트 결정 구조 물질로서 전이 금속이 표면에 용출되어 용출물을 형성한 것을 사용함으로써 탄소의 코킹(coking) 문제를 방지할 수 있다. 또는 상기 연료극에 사용될 수 있는 촉매는 PrBaMn2-xCoxO5+δ, PrBaMn2-xNixO5+δ, PrBaMn2-xFexO5+δ, PrBaMn2-x(Co, Ni)xO5+δ, 또는 PrBaMn2-x(Ni, Fe)xO5+δ으로 표시되는 이중층 페로브스카이트 결정 구조 물질일 수 있다.As the fuel electrode, a known material, for example, a mixture of nickel oxide and zirconia, may be used. However, since the reformed gas may include unreacted methane, the anode may include a dry or wet reforming catalyst for methane, and alternatively, a hydrocarbon fuel cell and a hydrogen fuel cell may be stacked in series. can The methane dry or wet reforming catalyst that may be included in the anode is a double-layered perovskite crystal structure material in which a transition metal is eluted on the surface to form an eluent, thereby preventing a problem of carbon coking. . Alternatively, catalysts that can be used in the anode include PrBaMn 2-x Co x O 5+δ , PrBaMn 2-x Ni x O 5+δ , PrBaMn 2-x Fe x O 5+δ , PrBaMn 2-x (Co, Ni ) x O 5+δ , or PrBaMn 2-x (Ni, Fe) x O 5+δ .

상기 공기극은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 것, 예를 들어 LaSrFe-YSZ 또는 NBSCF-40GDC (NdBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ-Ce0.9Gd0.1O1.95)를 사용할 수 있다. 또는, 상기 공기극도 이중층 페로브스카이트 결정 구조 물질을 포함하는 재료로 만들어질 수 있으며, 여기서 상기 이중층 페로브스카이트 결정 구조의 물질은 예를 들어 PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5+δ 등일 수 있고, 더 구체적으로 여기서 x 는 0.5, 0.75, 1.0 또는 1.5 일 수 있다.The cathode is not particularly limited, and a known cathode may be used, for example, LaSrFe-YSZ or NBSCF-40GDC (NdBa 0.5 Sr 0.5 Co 1.5 Fe 0.5 O 5+δ -Ce 0.9 Gd 0.1 O 1.95 ). Alternatively, the air electrode may be made of a material containing a double-layer perovskite crystal structure material, wherein the material of the double-layer perovskite crystal structure is, for example, PrBa 0.5 Sr 0.5 Co 2-x Fe x O 5 +δ and the like, more specifically where x can be 0.5, 0.75, 1.0 or 1.5.

상기 전해질로는 본 기술 분야에서 일반적으로 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 전해질은, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 스칸디아 안정화 지르코니아(ScSZ) 등의 안정화 지르코니아계; 사마리아 도핑된 세리아(SDC), 가돌리니아 도핑된 세리아(GDC) 등과 같은 희토류 원소가 첨가된 세리리아계; 기타 LSGM ((La, Sr)(Ga, Mg)O3)계; 등을 포함할 수 있다. 또한, 전해질은, 스트론튬 또는 마그네슘이 도핑된 란타늄 갈레이트(lanthanum gallate) 등을 포함할 수 있다.The electrolyte is not particularly limited as long as it is generally usable in the art. For example, the electrolyte may be a stabilized zirconia type such as yttria stabilized zirconia (YSZ) or scandia stabilized zirconia (ScSZ); Ceria-types to which rare earth elements are added, such as Samaria-doped ceria (SDC) and Gadolinia-doped ceria (GDC); other LSGM ((La, Sr)(Ga, Mg)O 3 ) based; etc. may be included. In addition, the electrolyte may include lanthanum gallate doped with strontium or magnesium.

또한, 상기 연료 전지는 필요에 따라 버퍼층과 같은 다른 층을 더 포함할 수도 있다. 상기 버퍼층은 연료극과 전해질 사이에 위치하여 원활한 접촉을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 버퍼층은, 예를 들어 연료극과 전해질 사이의 결정 격자 뒤틀림을 완화하는 기능을 수행할 수 있다. 버퍼층은, 예를 들어 LDC(La0.4Ce0.6O2-δ) 를 포함할 수 있다.In addition, the fuel cell may further include other layers such as a buffer layer, if necessary. The buffer layer may be positioned between the fuel electrode and the electrolyte to provide smooth contact. The buffer layer may, for example, mitigate crystal lattice distortion between the fuel electrode and the electrolyte. The buffer layer may include, for example, LDC (La0.4Ce0.6O2-δ).

고체 산화물 연료 전지는 원통형(tubular) 스택, 평관형(flat tubular) 스택, 평판형(planar type) 스택 등 다양한 구조로 적용될 수 있다. 또한, 고체산화물 연료전지는 단위 전지의 스택(stack) 형태일 수 있다. 예를 들어, 연료극, 전해질, 및 공기극으로 구성되는 단위 전지(MEA, Membrane and Electrode Assembly)가 직렬로 적층되고 상기 단위 전지들 사이에 이들을 전기적으로 연결하는 분리판(separator)가 개재되어 단위 전지의 스택(stack)이 얻어질 수 있다.The solid oxide fuel cell may be applied in various structures such as a tubular stack, a flat tubular stack, and a planar stack. Also, the solid oxide fuel cell may be in the form of a stack of unit cells. For example, unit cells (MEA, Membrane and Electrode Assembly) composed of an anode, an electrolyte, and an air electrode are stacked in series, and a separator electrically connecting them is interposed between the unit cells to form a unit cell. A stack can be obtained.

본 발명의 상기 연료 전지(220)는 연료극 및 공기극 각각에 배출 라인이 형성되어 있고, 상기 연료극으로부터 발생하거나 연료극에 개질 가스의 일부로서 공급된 이산화탄소가 연료극의 배출 라인을 경유하여 연료전지로부터 배출될 수 있다. 이렇게 연료 전지(220)에서는 이산화탄소 이외에도 물을 포함하고 있을 수 있는데, 상기 물은 탈수기(310)를 거쳐서 제거되고, 남은 이산화탄소가 건식 개질 반응기(320)로 공급될 수 있다. 상기 탈수기(310)는 물을 흡수할 수 있는 재료를 포함하는 것일 수 있다.In the fuel cell 220 of the present invention, a discharge line is formed at each of the fuel electrode and the air electrode, and carbon dioxide generated from the fuel electrode or supplied to the fuel electrode as a part of reformed gas is discharged from the fuel cell via the discharge line of the fuel electrode. can In this way, the fuel cell 220 may contain water in addition to carbon dioxide. The water is removed through the dehydrator 310, and the remaining carbon dioxide may be supplied to the dry reforming reactor 320. The dehydrator 310 may include a material capable of absorbing water.

건식 개질 반응기(320)에서 건식 개질 반응을 수행하기 위해서는 메탄이 필요하다. 이에, 상기 건식 개질 반응기(320)는 연료 전지(220)로부터 배출된 이산화탄소 이외에, 메탄 공급기(420)로부터 메탄을 공급받을 수 있다. 상기 건식 개질 반응기(320)에는 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 포함하는 연료 가스가 공급되고, 상기 연료 가스가 건식 개질 촉매를 통과하고, 상기 연료 가스는 상기 촉매에 의해 수소(H2) 및 일산화탄소(CO)를 포함하는 개질 가스로 개질된다. Methane is required to perform the dry reforming reaction in the dry reforming reactor 320. Accordingly, the dry reforming reactor 320 may receive methane from the methane supplier 420 in addition to carbon dioxide discharged from the fuel cell 220 . A fuel gas containing methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) is supplied to the dry reforming reactor 320, the fuel gas passes through a dry reforming catalyst, and the fuel gas is converted into hydrogen (H 2 ) and a reforming gas containing carbon monoxide (CO).

건식 개질 반응(dry reforming of methane)은 피셔-트롭셔 합성반응에 적절한 H2/CO 비율의 합성 가스를 생산하며 지구온난화 가스인 이산화탄소와 메탄을 동시에 저감시킬 수 있다는 장점이 있다. 다만, 건식 개질 반응에 사용되는 촉매는 니켈과 같은 금속 촉매가 모체로부터 빠져나와 뭉치는 현상(agglomeration)과 탄소 침적(carbon coking) 문제가 있어서 촉매 활성도가 저하되는 문제가 있다. 이에 따라, 이러한 건식 개질 촉매의 문제 (뭉침 현상과 탄소 침적 문제)를 해결하기 위해, 표면에 전이금속이 용출되어 용출물이 형성된 페로브스카이트 결정 구조의 건식 개질 촉매를 사용함으로써 금속이 빠져나와 생기는 뭉침 현상을 더 잘 억제하고 촉매 활성을 더 잘 유지할 수 있다.Dry reforming of methane produces synthetic gas with an H 2 /CO ratio suitable for the Fischer-Tropscher synthesis reaction, and has the advantage of simultaneously reducing carbon dioxide and methane, which are global warming gases. However, the catalyst used in the dry reforming reaction has problems in that the metal catalyst, such as nickel, escapes from the matrix and agglomerates and carbon coking, resulting in a decrease in catalytic activity. Accordingly, in order to solve the problems of these dry reforming catalysts (agglomeration and carbon deposition), a dry reforming catalyst having a perovskite crystal structure in which a transition metal is eluted on the surface and an eluate is formed is used, so that the metal escapes. The resulting agglomeration can be better suppressed and the catalytic activity can be better maintained.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 건식 개질 반응기는 건식 개질 촉매를 포함하고, 상기 건식 개질 촉매는 제1 전이원소 및 제2 전이원소를 포함하는 페로브스카이트 결정구조를 갖고 하기 화학식 1로 표시되는 모체를 가지며, 상기 제1 전이원소가 상기 모체로부터 표면으로 용출되어 용출물을 형성하고, 상기 제2 전이원소는 상기 제1 전이원소의 용출을 억제하여 상기 용출물의 크기를 감소시키는 것일 수 있다:According to one embodiment of the present invention, the dry reforming reactor includes a dry reforming catalyst, and the dry reforming catalyst has a perovskite crystal structure including a first transition element and a second transition element and is represented by Formula 1 below. It may have a parent body, the first transition element is eluted from the mother body to the surface to form an eluate, and the second transition element suppresses the elution of the first transition element to reduce the size of the eluate. there is:

[화학식 1] [Formula 1]

LaaEbT'xT1-xO3-δ La a E b T' x T 1-x O 3-δ

상기 화학식 1 에서 In Formula 1 above

La는 란탄을 나타내고, La represents lanthanum;

E는 알칼리토 금속족에서 선택된 원소이고, E is an element selected from the alkaline earth metal group,

T 및 T'는 각각 독립적으로 서로 다른 전이원소이고, 상기 T가 제1 전이원소이고 상기 T'가 제2 전이원소이고, 상기 O는 산소이고, T and T' are each independently different transition elements, wherein T is a first transition element, T' is a second transition element, O is oxygen,

상기 a 및 상기 b는 각각 0 초과 1 미만의 수로서 a+b=1을 만족하는 수이고, 상기 x는 0 초과 1 미만의 수이고, 상기 δ는 0 또는 1 이하의 양수로서, 상기 화학식 2의 화합물을 전기적 중성으로 하는 값이다.Wherein a and b are numbers greater than 0 and less than 1, respectively, that satisfy a+b=1, x is a number greater than 0 and less than 1, and δ is a positive number of 0 or less than 1, and Formula 2 It is the value that makes the compound of electrically neutral.

화학식 1에서, 상기 E는 알카리토 금속족에서 선택된 하나 또는 그 이상의 원소들을 포함할 수 있고, 예를 들어 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In Formula 1, E may include one or more elements selected from the alkaline earth metal group, for example, beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba ), or mixtures thereof.

상기 T 및 T'는 전이원소에서 선택된 서로 다른 원소들로서, 상기 T 및 T' 각각은 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 제2 전이원소 T'는 상기 제1 전이원소의 용출을 억제하여, 상기 용출물의 크기를 감소시킬 수 있다. 상기 용출물은 5 nm 내지 10 nm 범위의 크기를 가질 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 건식 개질 촉매에서 상기 제2 원소 T'가 철(Fe)이고, 상기 제1 전이원소 T가 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu), 또는 망간(Mn)일 수 있다.The T and T' are different elements selected from transition elements, and each of the T and T' is cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), copper (Cu), manganese (Mn), ruthenium (Ru ), rhodium (Rh), palladium (Pd), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), or mixtures thereof. The second transition element T′ may suppress the elution of the first transition element, thereby reducing the size of the eluate. The eluate may have a size ranging from 5 nm to 10 nm. According to one embodiment of the present invention, in the dry reforming catalyst, the second element T′ is iron (Fe), and the first transition element T is nickel (Ni), cobalt (Co), copper (Cu), or It may be manganese (Mn).

상기 O는 산소이다. 상기 δ는 1 이하의 양수로서, 상기 화학식 1의 화합물을 전기적 중성으로 하는 값이다. 상기 δ는 페로브스카이트 구조에서의 침입형 산소(interstitial oxygen)를 나타내고 구체적인 결정 구조에 따라 상기 δ의 값이 정해질 수 있다.The O is oxygen. δ is a positive number of 1 or less, and is a value that makes the compound of Chemical Formula 1 electrically neutral. The δ represents interstitial oxygen in the perovskite structure, and the value of δ may be determined according to a specific crystal structure.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 건식개질 촉매에서 상기 모체가 하기 화학식 2로 표시될 수 있다:According to one embodiment of the present invention, the parent in the dry reforming catalyst may be represented by Formula 2 below:

[화학식 2][Formula 2]

La0.9Ca0.1Fe0.5T0.5O3-δ La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 T 0.5 O 3-δ

상기 화학식 2에서, 상기 T는 철(Fe)을 제외하고 전이원소에서 선택된 원소로서, 상기 제1 전이원소이고, 상기 Fe는 상기 제2 전이원소이고, 상기 O는 산소이고, 상기 δ는 0 또는 1 이하의 양수로서, 상기 화학식 2의 화합물을 전기적 중성으로 하는 값이고, 상기 T은 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 망간(Mn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 또는 이들의 혼합물이다.In Formula 2, T is an element selected from transition elements other than iron (Fe), and is the first transition element, Fe is the second transition element, O is oxygen, and δ is 0 or As a positive number of 1 or less, it is a value that makes the compound of Formula 2 electrically neutral, wherein T is cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), manganese (Mn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh ), palladium (Pd), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), or mixtures thereof.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 건식 개질 촉매에서, 상기 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 모체는 La0.9Ca0.1Fe0.5Co0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ni0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Cu0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Mn0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ru0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Rh0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Pd0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ir0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Pt0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Au0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ag0.5O3-δ, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 모체는 La0.9Ca0.1Fe0.5Ni0.5O3-δ 이고, 상기 제1 전이원소는 니켈(Ni)이고, 상기 제2 전이원소는 철(Fe)이고, 상기 용출물은 니켈을 포함하고, 상기 철은 상기 니켈의 용출을 억제하여, 상기 용출물의 크기를 감소시켜, 상기 니켈을 포함하는 용출물은 5 nm 내지 10 nm 범위의 크기를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the dry reforming catalyst, the matrix having the perovskite crystal structure is La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Co 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ni 0.5 O 3- δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Cu 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Mn 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ru 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Rh 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Pd 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ir 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Pt 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Au 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ag 0.5 O 3-δ , or mixtures thereof. For example, the matrix is La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ni 0.5 O 3-δ , the first transition element is nickel (Ni), the second transition element is iron (Fe), and the eluate is nickel Including, the iron inhibits the elution of the nickel to reduce the size of the eluate, the eluate containing the nickel may have a size in the range of 5 nm to 10 nm.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can.

Claims (13)

수증기와 메탄을 포함하는 가스를, 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 개질 가스로 개질하는 수증기 개질 반응기;
상기 개질 가스가 공급되는 연료 전지; 및
상기 연료 전지로부터 이산화탄소가 공급되어 수소 및 일산화탄소를 포함하는 가스를 생산하는 건식 개질 반응기를 포함하는 연료 전지 시스템.a steam reforming reactor for reforming a gas containing steam and methane into a reforming gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide;
a fuel cell to which the reformed gas is supplied; and
A fuel cell system comprising a dry reforming reactor in which carbon dioxide is supplied from the fuel cell to produce gas containing hydrogen and carbon monoxide. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지는 고체 산화물 연료 전지인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell is a solid oxide fuel cell. 제1항에 있어서, 메탄 공급기를 더 포함하고, 상기 메탄 공급기는 상기 수증기 개질 반응기와 상기 건식 개질 반응기 모두에 메탄을 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell system according to claim 1, further comprising a methane feeder, wherein the methane feeder supplies methane to both the steam reforming reactor and the dry reforming reactor. 제1항에 있어서, 수증기 공급기를 더 포함하고, 상기 수증기 공급기는 상기 수증기 개질 반응기에 수증기를 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell system according to claim 1, further comprising a steam supply, wherein the steam supply supplies steam to the steam reforming reactor. 제1항에 있어서, 상기 개질 가스는 별도의 정제 과정 없이 상기 연료 전지의 연료극으로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell system of claim 1 , wherein the reformed gas is supplied to the anode of the fuel cell without a separate purification process. 제1항에 있어서, 상기 개질 가스는 미반응 메탄을 포함하고, 상기 연료 전지의 연료극은 메탄의 건식 또는 습식 개질 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell system according to claim 1 , wherein the reformed gas contains unreacted methane, and the anode of the fuel cell includes a dry or wet methane reforming catalyst. 제1항에 있어서, 상기 개질 가스는 미반응 메탄을 포함하고, 상기 연료 전지는 탄화수소 연료전지 및 수소 연료전지가 직렬로 적층된 형태인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell system according to claim 1, wherein the reformed gas contains unreacted methane, and the fuel cell is a serially stacked hydrocarbon fuel cell and a hydrogen fuel cell. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지에서 연료극 및 공기극 각각에 배출 라인이 형성되어 있고, 상기 연료극으로부터 발생하거나 연료극에 개질 가스의 일부로서 공급된 이산화탄소가 연료극의 배출 라인을 경유하여 연료전지로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The method of claim 1, wherein discharge lines are formed at each of the fuel electrode and the air electrode in the fuel cell, and carbon dioxide generated from the fuel electrode or supplied to the fuel electrode as a part of reformed gas is discharged from the fuel cell via the discharge line of the fuel electrode. A fuel cell system characterized in that 제1항에 있어서, 상기 연료 전지에서 이산화탄소 및 물이 배출되고, 이산화탄소 및 물을 포함하는 배출물은 탈수기를 거쳐서 물이 제거된 후 상기 건식 개질 반응기로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell system according to claim 1 , wherein carbon dioxide and water are discharged from the fuel cell, and carbon dioxide and water are supplied to the dry reforming reactor after the water is removed through a dehydrator. 제1항에 있어서, 상기 건식 개질 반응기는 페로브스카이트 결정구조의 건식 개질 촉매를 포함하고, 상기 촉매의 표면에는 전이금속이 용출(exsolution)된 용출물이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The fuel cell according to claim 1, wherein the dry reforming reactor includes a dry reforming catalyst having a perovskite crystal structure, and an eluate in which a transition metal is eluted is formed on a surface of the catalyst. system. 제1항에 있어서, 상기 건식 개질 반응기는 건식 개질 촉매를 포함하고,
상기 건식 개질 촉매는 제1 전이원소 및 제2 전이원소를 포함하는 페로브스카이트 결정구조를 갖고 하기 화학식 1로 표시되는 모체를 가지며, 상기 제1 전이원소가 상기 모체로부터 표면으로 용출되어 용출물을 형성하고, 상기 제2 전이원소는 상기 제1 전이원소의 용출을 억제하여 상기 용출물의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템:
[화학식 1]
LaaEbT'xT1-xO3-δ
상기 화학식 1 에서
La는 란탄을 나타내고,
E는 알칼리토금속족에서 선택된 원소이고,
T 및 T'는 각각 독립적으로 서로 다른 전이원소이고, 상기 T가 제1 전이원소이고 상기 T'가 제2 전이원소이고,
상기 O는 산소이고,
상기 a 및 상기 b는 각각 0 초과 1 미만의 수로서 a+b=1을 만족하는 수이고,
상기 x는 0 초과 1 미만의 수이고,
상기 δ는 0 또는 1 이하의 양수로서, 상기 화학식 1의 화합물을 전기적 중성으로 하는 값이다.The method of claim 1, wherein the dry reforming reactor includes a dry reforming catalyst,
The dry reforming catalyst has a perovskite crystal structure including a first transition element and a second transition element, and has a matrix represented by Formula 1 below, and the first transition element is eluted from the matrix to the surface to form an eluate. wherein the second transition element inhibits the elution of the first transition element to reduce the size of the eluate.
[Formula 1]
La a E b T' x T 1-x O 3-δ
In Formula 1 above
La represents lanthanum;
E is an element selected from the alkaline earth metal group,
T and T' are each independently different transition elements, wherein T is the first transition element and T' is the second transition element;
O is oxygen,
The a and the b are numbers greater than 0 and less than 1, respectively, that satisfy a + b = 1,
Wherein x is a number greater than 0 and less than 1,
δ is a positive number of 0 or less than 1, and is a value that makes the compound of Chemical Formula 1 electrically neutral. 제11항에 있어서, 상기 건식 개질 촉매에서 상기 제2 전이원소 T'가 철(Fe)이고, 상기 제1 전이원소 T가 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu), 또는 망간(Mn)인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The method of claim 11, wherein in the dry reforming catalyst, the second transition element T' is iron (Fe), and the first transition element T is nickel (Ni), cobalt (Co), copper (Cu), or manganese ( Mn) fuel cell system, characterized in that. 제11항에 있어서, 상기 건식 개질 촉매에서, 상기 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 모체는 La0.9Ca0.1Fe0.5Co0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ni0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Cu0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Mn0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ru0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Rh0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Pd0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ir0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Pt0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Au0.5O3-δ, La0.9Ca0.1Fe0.5Ag0.5O3-δ, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.The method of claim 11, wherein in the dry reforming catalyst, the matrix having the perovskite crystal structure is La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Co 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ni 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Cu 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Mn 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ru 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Rh 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Pd 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ir 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Pt 0.5 O 3-δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Au 0.5 O 3 -δ , La 0.9 Ca 0.1 Fe 0.5 Ag 0.5 O 3-δ , or a mixture thereof.
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