KR102550359B1 - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 연료전지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 연료 가스를 개질하여 개질가스를 생성하는 연료처리장치; 상기 개질가스를 이용하여 전기를 발생시키는 스택; 상기 연료처리장치에서 토출된 상기 개질가스가 유동하는 제1 유로; 상기 스택에서 토출된 애노드 오프 가스(anode off gas, AOG)가 유동하는 제2 유로; 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로와 연결되는 제3 유로; 및 상기 제2 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스 중 적어도 일부가 상기 연료처리장치로 유동하고, 나머지 일부가 상기 제3 유로로 유동하도록 동작하는 밸브를 포함할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.The present invention relates to a fuel cell system. A fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a fuel processing device generating reformed gas by reforming fuel gas; a stack generating electricity using the reformed gas; a first passage through which the reformed gas discharged from the fuel processing device flows; a second passage through which anode off gas (AOG) discharged from the stack flows; a third flow path connected to the first flow path and the second flow path; and a valve operable to allow at least a portion of the anode-off gas flowing in the second flow path to flow to the fuel processing device and a remaining portion to flow to the third flow path. Various other embodiments are possible.
Description
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스택에서 토출되는 가스를 이용하여 발전 효율을 향상시키는 연료전지 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly, to a fuel cell system that improves power generation efficiency by using gas discharged from a stack.
연료전지 시스템(Fuel cell system)은, 탄화수소 계열의 물질, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 천연가스 등에 포함되어 있는 수소를, 산소와 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템이다. A fuel cell system is a power generation system that generates electrical energy by electrochemically reacting hydrogen contained in hydrocarbon-based materials, such as methanol, ethanol, and natural gas, with oxygen.
종래 연료전지 시스템은, 선행기술 1(한국공개특허공보 제10-2012-0071288호)와 유사하게, 수소 원자를 포함하는 연료를 수소 가스로 전환개질(reforming)하는 연료처리장치와, 연료처리장치로부터 공급되는 수소 가스를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 스택(stack)을 구비한다. 또한, 연료전지 시스템은, 스택을 냉각하고, 열을 회수하기 위한 열교환기 및 냉각수배관, 생산된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 전력변환장치 등을 더 구비할 수 있다.Similar to Prior Art 1 (Korean Patent Publication No. 10-2012-0071288), a conventional fuel cell system includes a fuel processing device for converting fuel containing hydrogen atoms into hydrogen gas, and a fuel processing device. A stack is provided to generate electric energy using hydrogen gas supplied therefrom. In addition, the fuel cell system may further include a heat exchanger and a cooling water pipe for cooling the stack and recovering heat, a power conversion device for converting DC power generated into AC power, and the like.
한편, 목표하는 발전량의 달성을 위해, 수소 가스의 반응 효율을 고려하여 발전에 필요한 최소치보다 많은 양의 수소 가스가 스택에 공급되며, 스택에 충분한 수소 가스를 공급하기 위해 연료처리장치에서도 최소치보다 많은 연료가 사용되는 것이 일반적이다. 이때, 스택에 공급된 수소 가스 중 일부는 전력 생산을 위한 전기화학반응에 사용되나, 나머지 일부는 스택에서 반응하지 않고 그대로 배출됨에 따라, 스택에서 배출되는 수소 가스를 재활용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. On the other hand, in order to achieve the target amount of power generation, a larger amount of hydrogen gas than the minimum required for power generation is supplied to the stack in consideration of the reaction efficiency of the hydrogen gas. Fuel is usually used. At this time, some of the hydrogen gas supplied to the stack is used in the electrochemical reaction for power generation, but some of the hydrogen gas supplied to the stack is discharged as it is without reacting in the stack, so research on recycling the hydrogen gas discharged from the stack has been actively conducted. are losing
종래에는, 스택에서 반응하지 않고 배출되는 수소 가스를 버너에 공급함으로써, 수소 가스의 재활용을 통해 버너의 연소 효율을 높인다. 그러나 이와 같이 수소 가스를 버너의 연료로 재활용하는 경우에도, 여전히 연료전지 시스템에서 사용되는 연료의 양을 효과적으로 줄이지 못하는 문제점이 있다. Conventionally, by supplying hydrogen gas discharged without reacting from the stack to the burner, combustion efficiency of the burner is increased through recycling of the hydrogen gas. However, even when the hydrogen gas is recycled as a burner fuel, there is still a problem in that the amount of fuel used in the fuel cell system cannot be effectively reduced.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the foregoing and other problems.
또 다른 목적은, 스택에서 배출되는 가스를 이용하여, 목표하는 발전량을 충족하면서, 연료의 사용량을 줄일 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.Another object is to provide a fuel cell system capable of reducing fuel consumption while meeting a target power generation amount by using gas discharged from a stack.
또 다른 목적은, 스택에 공급되는 개질가스의 수분 비율을 줄여, 스택의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.Another object is to provide a fuel cell system capable of improving the power generation efficiency of the stack by reducing the moisture ratio of the reformed gas supplied to the stack.
또 다른 목적은, 연료처리장치에서 배출되는 개질가스와 스택에서 배출되는 가스를 적절히 혼합하는 구성을 구비하는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.Another object is to provide a fuel cell system having a structure that properly mixes a reformed gas discharged from a fuel processing device and a gas discharged from a stack.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 연료 가스를 개질하여 개질가스를 생성하는 연료처리장치와, 상기 개질가스를 이용하여 전기를 발생시키는 스택을 포함하고, 상기 연료처리장치에서 토출되는 상기 개질가스와 상기 스택에서 토출된 애노드 오프 가스(anode off gas, AOG)가 혼합되어 상기 스택에 유입될 수 있도록, 상기 개질가스가 유동하는 유로를 향해 상기 애노드 오프 가스 중 적어도 일부가 유동하도록 동작하는 밸브를 더 포함할 수 있다. To achieve the above object, a fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a fuel processing device generating reformed gas by reforming fuel gas, and a stack generating electricity using the reformed gas, The anode off gas toward the passage through which the reformed gas flows so that the reformed gas discharged from the fuel processor and the anode off gas (AOG) discharged from the stack are mixed and introduced into the stack It may further include a valve that operates to allow at least a portion of the flow.
상기 연료전지 시스템은, 상기 연료처리장치에서 토출된 상기 개질가스가 유동하는 제1 유로; 상기 스택에서 토출된 애노드 오프 가스(anode off gas, AOG)가 유동하는 제2 유로; 및 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로와 연결되는 제3 유로를 포함하고, 상기 밸브는, 상기 제2 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스 중 적어도 일부가 상기 연료처리장치로 유동하고, 나머지 일부가 상기 제3 유로로 유동하도록 동작할 수 있다. The fuel cell system may include: a first passage through which the reformed gas discharged from the fuel processing device flows; a second passage through which anode off gas (AOG) discharged from the stack flows; and a third flow path connected to the first flow path and the second flow path, wherein the valve allows at least a portion of the anode-off gas flowing in the second flow path to flow to the fuel processor, and a remaining portion to flow to the fuel processing device. It may operate to flow into the third passage.
상기 연료전지 시스템은, 상기 밸브의 개도를 조절하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 스택에서 발생하는 전기에 대한 발전량을 산출하고, 상기 산출된 발전량에 따라, 상기 밸브의 개도를 조절할 수 있다. The fuel cell system may further include a controller configured to adjust the opening of the valve, and the controller may calculate an amount of electricity generated from the stack and adjust the opening of the valve according to the calculated amount of power. there is.
상기 제어부는, 상기 발전량이 기 설정된 최소 발전량 미만인 경우, 상기 제3 유로에 대한 상기 애노드 오프 가스의 유동이 차단되도록, 상기 밸브의 개도를 조절하고, 상기 발전량이 상기 최소 발전량 이상인 경우, 상기 애노드 오프 가스 중 일부가 상기 연료처리장치에 유입되고, 나머지 일부가 상기 제3 유로로 유동하도록, 상기 밸브의 개도를 조절할 수 있다. The control unit controls the opening of the valve so that the flow of the anode off gas to the third flow path is blocked when the amount of power generation is less than the preset minimum amount of power generation, and when the amount of power generation is greater than or equal to the minimum amount of power generation, the anode off An opening degree of the valve may be adjusted such that a portion of the gas flows into the fuel processor and the remaining portion flows into the third passage.
상기 제어부는, 상기 발전량이 상기 최소 발전량 이상인 경우에 있어서, 상기 연료처리장치에 유입되는 상기 애노드 오프 가스의 유량이, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량보다 많도록, 상기 밸브의 개도를 조절할 수 있다. The control unit controls the valve to set a flow rate of the anode off-gas flowing into the fuel processor to be greater than a flow rate of the anode-off gas flowing into the third flow path when the amount of power generation is greater than or equal to the minimum amount of power generation. You can adjust the opening.
상기 제2 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량은, 상기 연료처리장치에 유입되는 상기 애노드 오프 가스의 유량과, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량의 합에 해당할 수 있다. The flow rate of the anode off-gas flowing through the second flow path may correspond to the sum of the flow rate of the anode-off gas flowing into the fuel processor and the flow rate of the anode-off gas flowing through the third flow path. .
상기 제어부는, 상기 발전량이 상기 최소 발전량 이상인 경우에 있어서, 소정 주기에 따라 상기 발전량을 산출하고, 상기 소정 주기에 따라 산출된 발전량의 변화에 기초하여, 상기 밸브의 개도를 조절할 수 있다.When the amount of power generation is equal to or greater than the minimum amount of power generation, the control unit may calculate the amount of power generation according to a predetermined period and adjust the opening of the valve based on a change in the amount of power generation calculated according to the predetermined period.
상기 제어부는, 상기 소정 주기동안 상기 발전량이 감소한 경우, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량이 감소하도록, 상기 밸브의 개도를 조절하고, 상기 소정 주기동안 상기 발전량이 증가하거나 유지되는 경우, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량이 증가하도록, 상기 밸브의 개도를 조절할 수 있다. The control unit, when the amount of power generation decreases during the predetermined period, adjusts the opening degree of the valve so that the flow rate of the anode off-gas flowing in the third flow path decreases, and the amount of power generation increases or is maintained during the predetermined period In this case, the opening degree of the valve may be adjusted to increase the flow rate of the anode-off gas flowing in the third passage.
상기 연료전지 시스템은, 상기 제1 유로에 배치되어, 상기 개질가스와 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스를 혼합하는 가스믹서를 더 포함할 수 있다. The fuel cell system may further include a gas mixer disposed in the first flow path to mix the reformed gas and the anode-off gas flowing in the third flow path.
상기 가스믹서는, 상기 개질가스가 유동하는 방향으로, 단면적이 감소 및 확장하는 벤츄리관(venturi tube) 형태의 메인유로를 포함할 수 있다. The gas mixer may include a main flow path in the form of a venturi tube in which a cross-sectional area decreases and expands in a direction in which the reformed gas flows.
상기 가스믹서는, 상기 개질가스가 유입되고, 상기 메인유로의 단면적이 감소하는 유로감소부; 상기 유로감소부에 연결되어, 상기 메인유로의 단면적이 유지되는 유로유지부; 및 상기 유로유지부에 연결되어, 상기 메인유로의 단면적이 증가하는 유로확장부를 포함하고, 상기 애노드 오프 가스는, 상기 유로유지부의 내측으로 유입될 수 있다. The gas mixer may include: a passage reducing portion through which the reformed gas is introduced and reducing a cross-sectional area of the main passage; a flow path holding unit connected to the flow path reducing unit and maintaining a cross-sectional area of the main flow path; and a flow path extension portion connected to the flow path holding unit and increasing a cross-sectional area of the main flow path, wherein the anode-off gas may be introduced into the flow path holding unit.
상기 유로유지부의 길이는, 상기 유로확장부의 길이보다 길고, 상기 유로감소부의 길이보다 짧게 형성될 수 있다. A length of the flow path maintaining part may be longer than a length of the flow path expanding part and shorter than a length of the flow path reducing part.
상기 가스믹서는, 상기 메인유로를 형성하는 제1 내측벽과, 상기 제1 내측벽의 외측에 형성되는 제1 외측벽을 포함하는 하우징; 및 상기 제1 내측벽과 상기 제1 외측벽 사이에 배치되어, 상기 애노드 오프 가스가 유동하는 가스공급부를 포함하고, 상기 가스믹서에 유입되는 상기 애노드 오프 가스는, 상기 가스공급부를 거쳐 상기 메인유로로 유동할 수 있다. The gas mixer may include a housing including a first inner wall forming the main flow path and a first outer wall formed outside the first inner wall; and a gas supply part disposed between the first inner wall and the first outer wall through which the anode-off gas flows, wherein the anode-off gas flowing into the gas mixer passes through the gas supply part to the main flow path. can be fluid
상기 가스공급부는, 상기 제1 내측벽과 접하도록 배치되는 제2 내측벽; 상기 제2 내측벽의 외측에 형성되는 제2 외측벽; 및 상기 제2 내측벽과 상기 제2 외측벽 사이에 배치되고, 상기 애노드 오프 가스가 유동하는 서브유로를 포함할 수 있다. The gas supply unit may include a second inner wall disposed to contact the first inner wall; a second outer wall formed outside the second inner wall; and a sub-passage disposed between the second inner wall and the second outer wall, through which the anode-off gas flows.
상기 제2 내측벽은, 나선방향으로 이격되게 형성된 복수의 토출홀을 포함하고, 상기 유로유지부는, 상기 복수의 토출홀에 각각 대응하여, 나선방향으로 이격되게 형성된 복수의 유입홀을 포함할 수 있다. The second inner wall may include a plurality of discharge holes formed to be spaced apart in a spiral direction, and the passage holding part may include a plurality of inlet holes formed to be spaced apart in a spiral direction, corresponding to the plurality of discharge holes, respectively. there is.
상기 연료전지 시스템은, 상기 가스믹서와 상기 스택 사이에 배치되어 상기 개질가스에 포함된 수분을 제거하는 제1 수분제거장치; 및 상기 스택과 상기 밸브 사이에 배치되어 상기 애노드 오프 가스에 포함된 수분을 제거하는 제2 수분제거장치 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. The fuel cell system may include: a first moisture removal device disposed between the gas mixer and the stack to remove moisture contained in the reformed gas; and a second moisture removal device disposed between the stack and the valve to remove moisture contained in the anode off-gas.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 스택에서 배출되는 애노드 오프 가스가 다시 스택으로 적절히 공급되도록 구성하여, 목표하는 발전량을 충족하면서, 연료의 사용량을 줄일 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the anode off-gas discharged from the stack is configured to be properly supplied back to the stack, so that the amount of fuel used can be reduced while meeting a target amount of power generation.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 스택에서 배출된 후 수분이 제거된 애노드 오프 가스를 연료처리장치에서 토출되는 개질가스에 혼합함으로써, 스택에 공급되는 개질가스의 수분 비율을 줄일 수 있어, 스택의 발전 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, according to various embodiments of the present invention, the moisture ratio of the reformed gas supplied to the stack can be reduced by mixing the anode off-gas from which moisture is removed after being discharged from the stack with the reformed gas discharged from the fuel processor, The power generation efficiency of the stack can be improved.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 스택에서 배출된 애노드 오프 가스가 나선형으로 형성된 유로를 거쳐 개질가스가 유동하는 영역으로 토출됨에 따라, 애노드 오프 가스가 토출되는 해당 영역에서 회전류가 형성될 수 있어, 연료처리장치에서 배출되는 개질가스와 스택에서 배출되는 애노드 오프 가스가 가스믹서에서 적절히 혼합될 수 있다.In addition, according to various embodiments of the present invention, as the anode off-gas discharged from the stack is discharged to the region where the reformed gas flows through the spiral-shaped passage, a rotational flow may be formed in the region where the anode-off gas is discharged. Therefore, the reformed gas discharged from the fuel processor and the anode-off gas discharged from the stack may be appropriately mixed in the gas mixer.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치의 구성에 대한 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은, 도 2의 연료전지 시스템의 구성 중 일부를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 시스템의 동작방법을 도시한 순서도들이다.
도 6 내지 도 9는, 연료전지 시스템의 동작에 대한 설명에 참조되는 도면들이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스믹서의 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스공급부의 내부를 도시한 가스믹서의 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스믹서의 측면도이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스믹서의 하우징의 사시도이다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스믹서의 하우징의 측면도이다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스공급부의 사시도이다.
도 16은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 서브유로를 도시한 가스공급부의 사시도이다.
도 17은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스공급부의 정면도이다.1 is a schematic diagram of a configuration of a fuel processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a part of the configuration of the fuel cell system of FIG. 2 .
4 and 5 are flowcharts illustrating an operating method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are views referenced for description of the operation of the fuel cell system.
10 is a perspective view of a gas mixer according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view of a gas mixer showing the inside of a gas supply unit according to an embodiment of the present invention.
12 is a side view of a gas mixer according to an embodiment of the present invention.
13 is a perspective view of a housing of a gas mixer according to an embodiment of the present invention.
14 is a side view of a housing of a gas mixer according to an embodiment of the present invention.
15 is a perspective view of a gas supply unit according to an embodiment of the present invention.
16 is a perspective view of a gas supply unit showing a sub-passage according to an embodiment of the present invention.
17 is a front view of a gas supply unit according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, in order to clearly and concisely describe the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or extremely similar parts throughout the specification.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes "module" and "unit" for the components used in the following description are simply given in consideration of ease of writing this specification, and do not themselves give a particularly important meaning or role. Accordingly, the “module” and “unit” may be used interchangeably.
본 출원에서, "포함한다" 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.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용될 수 있다. Also, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms may only be used to distinguish one element from another.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치의 구성에 대한 개략도이다.1 is a schematic diagram of a configuration of a fuel processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 연료처리장치(10)는, 탈황기(110), 버너(120), 증기발생기(130), 개질기(140), 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)를 포함할 수 있다. 연료처리장치(10)는, 적어도 하나의 믹서(111, 112)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
탈황기(110)는, 연료 가스에 포함된 황 화합물을 제거하는 탈황공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)는 내부에 흡착제를 구비할 수 있다. 이때, 탈황기(110)의 내부를 통과하는 연료 가스에 포함된 황 화합물이 흡착제에 흡착될 수 있다. 흡착제는, 금속 산화물, 제올라이트(Zeolite), 활성탄소(activated carbon) 등으로 구성될 수 있다.The
탈황기(110)는, 연료 가스에 포함된 이물질을 제거하는 필터를 더 포함할 수 있다. The
버너(120)는, 개질기(140)에서의 개질 반응이 촉진되도록, 개질기(140)에 열을 공급할 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)로부터 토출된 연료 가스와 외부에서 유입된 공기가 제1 믹서(111)에서 혼합되어 버너(120)에 공급될 수 있다. 이때, 버너(120)는, 연료 가스와 공기가 혼합된 가스를 연소시켜 연소열을 발생시킬 수 있고, 버너(120)에서 공급되는 열에 의해, 개질기(140)의 내부온도가 적정 온도(예: 800℃)로 유지될 수 있다. The
한편, 연료 가스와 공기가 혼합된 가스의 연소에 의해 버너(120)에서 생성되는 배기가스는, 연료처리장치(10)의 외부로 배출될 수 있다. Meanwhile, exhaust gas generated in the
증기발생기(130)는, 물을 기화시켜 수증기로 배출할 수 있다. 예를 들어, 증기발생기(130)는, 버너(120)에서 생성되는 배기가스, 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)로부터 열을 흡수하여, 물을 기화시킬 수 있다. The steam generator 130 may vaporize water and discharge it as water vapor. For example, the steam generator 130 may vaporize water by absorbing heat from the exhaust gas generated by the
증기발생기(130)는, 제1 반응기(150), 제2 반응기(160) 및/또는 버너(120)에서 배출되는 배기가스가 유동하는 유로에 인접하게 배치될 수 있다. The steam generator 130 may be disposed adjacent to a passage through which exhaust gas discharged from the
개질기(140)는, 촉매를 이용하여, 황 화합물이 제거된 연료 가스로부터 수소 가스를 생성하는 개질 공정을 수행할 수 있다. 여기서, 개질 반응에 사용되는 촉매는, 니켈(Ni), 알루미나(Al₂O₃) 등으로 구성된 촉매일 수 있다. 예를 들어, 탈황기(110)로부터 토출된 연료 가스와 증기발생기(130)로부터 토출된 수증기가 제2 믹서(112)에서 혼합되어 개질기(140)에 공급될 수 있다. 이때, 개질기(140)에 공급된 연료 가스와 수증기가 개질기(140) 내에서 개질 반응하는 경우, 수소 가스가 생성될 수 있다. The
한편, 제1 믹서(111) 및/또는 제2 믹서(112)는, 이젝터(ejector)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 믹서(112)는, 증기발생기(130)에서 토출된 수증기를 이용하여, 탈황기(110)로부터 토출된 연료 가스를 내부로 흡입하는 이젝터일 수 있다.Meanwhile, the first mixer 111 and/or the
제1 반응기(150)는, 개질기(140)에서 토출되는 가스에 포함된 성분 중, 개질 반응에 의해 생성되는 일산화탄소를 저감할 수 있다. 예를 들어, 개질기(140)에서 토출되는 가스에 포함된 일산화탄소가 제1 반응기(150) 내부에서 수증기와 반응하여, 이산화탄소와 수소가 생성될 수 있다. 이때, 제1 반응기(150)의 내부온도는, 개질기(140)의 내부온도보다 낮고, 상온보다 높은 온도(예: 200℃)일 수 있다.The
제1 반응기(150)는, 쉬프트 반응기(shift reactor)로 명명될 수 있다. The
제2 반응기(160)는, 제1 반응기(150)로부터 토출되는 가스에 포함된 성분 중, 잔존하는 일산화탄소를 저감할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응기(150)에서 토출된 가스에 포함된 일산화탄소가 제2 반응기(160) 내부에서 산소와 반응하는 선택적 산화(preferential oxidation, PROX) 반응이 일어날 수 있다. The second reactor 160 can reduce carbon monoxide remaining among components included in the gas discharged from the
한편, 선택적 산화 반응의 경우, 다량의 산소가 필요하므로 공기의 추가 공급이 요구되며, 추가 공급된 공기에 의해 수소가 희석되어 스택에 공급되는 수소의 농도가 감소하는 단점이 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해, 일산화탄소와 수소가 반응하는 선택적 메탄화(selective methanation) 반응이 활용될 수 있다. On the other hand, in the case of the selective oxidation reaction, since a large amount of oxygen is required, additional supply of air is required, and hydrogen is diluted by the additionally supplied air, which reduces the concentration of hydrogen supplied to the stack. Therefore, in order to overcome these disadvantages, a selective methanation reaction in which carbon monoxide and hydrogen react may be utilized.
한편, 개질기(140), 제1 반응기(150) 및/또는 제2 반응기(160)를 거쳐 연료처리장치(10)에서 토출되는 가스는, 개질가스로 명명될 수 있다. Meanwhile, gas discharged from the
스택(20)은, 연료처리장치(10)로부터 공급되는 개질가스에 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생성할 수 있다.The
스택(20)은, 전기화학반응이 일어나는 단일 셀이 적층되어 구성될 수 있다. 단일 셀은, 전해질막을 중심으로 연료극과 공기극이 배치된 막-전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA), 세퍼레이터(separator) 등으로 구성될 수 있다. 막-전극 접합체의 연료극에서는, 수소가 촉매에 의하여 수소이온과 전자로 분리되어 전기가 발생할 수 있고, 막-전극 접합체의 공기극에서는 수소이온과 전자가 산소와 결합하여 물이 생성될 수 있다.The
스택(20)은, 전기화학반응 과정에서 발생하는 열을 방열하는 스택 열교환기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 스택 열교환기는, 물을 냉매로 사용하는 열교환기일 수 있다 예를 들어, 스택 열교환기에 공급되는 냉각수가 전기화학반응 과정에서 발생하는 열을 흡수할 수 있고, 흡수된 열에 의해 온도가 상승한 냉각수가 스택 열교환기의 외부로 토출될 수 있다. The
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료처리장치를 포함하는 연료전지 시스템에 대한 구성도이고, 도 3은, 도 2의 연료전지 시스템의 구성 중 일부를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell system including a fuel processing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a part of the configuration of the fuel cell system of FIG. 2 .
도 2 및 도 3을 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, 연료처리부(I), 전력생성부(II), 냉각수순환부(III) 및/또는 열회수부(IV)를 포함할 수 있다. 연료전지 시스템(1)은, 전력생성부(II)에서 생성된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 전력변환장치를 포함하는 전력변환부(미도시)를 더 구비할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
연료처리부(I)는, 연료처리장치(10), 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스의 유동을 조절하는 연료밸브(30), 공기를 연료처리장치(10)로 유동시키는 제1 블로워(71) 등을 포함할 수 있다.The fuel processing unit (I) includes a
전력생성부(II)는, 스택(20a, 20b), 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스의 열교환이 일어나는 개질가스열교환기(21), 스택(20a, 20b)에서 반응하지 않고 배출되는 가스의 열교환이 일어나는 AOG열교환기(22), 스택(20a, 20b)에 공급되는 공기에 수분을 공급하는 가습장치(23), 공기를 스택(20a, 20b)으로 유동시키는 제2 블로워(72) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 스택(20a, 20b)에서 반응하지 않고 배출되는 가스는, 애노드 오프 가스(anode off gas, AOG)로 명명될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 연료전지 시스템(1)이 두 개의 스택(20a. 20b)을 구비하는 것으로 설명하나, 이에 제한되지 않는다.The power generation unit (II) is discharged without reacting in the
냉각수순환부(III)는, 연료전지 시스템(1)에서 생성되는 물을 저장하는 물공급탱크(13), 연료처리장치(10)로 물을 유동시키는 물펌프(38), 연료처리장치(10)로 공급되는 물의 유동을 조절하는 물공급밸브(39), 개질가스열교환기(21)로 물을 유동시키는 냉각수펌프(43) 등을 포함할 수 있다. The cooling water circulation unit (III) includes a water supply tank (13) for storing water generated in the fuel cell system (1), a water pump (38) for flowing water to the fuel processing device (10), and a fuel processing device (10). ), a
열회수부(IV)는, 열교환에 사용되는 물을 저장하는 열회수탱크(15), 열회수탱크(15)에 저장된 물을 열회수탱크(15) 외부로 유동시키는 열회수펌프(48) 등을 포함할 수 있다. The heat recovery unit (IV) may include a
연료밸브(30)는, 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스가 유동하는 연료공급유로(101)에 배치될 수 있다. 연료밸브(30)의 개도 정도에 대응하여, 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스의 유량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 연료밸브(30)가 폐쇄되는 경우, 연료공급유로(101)가 차단되어, 연료처리장치(10)에 대한 연료 가스의 공급이 중단될 수 있다.The
연료공급유로(101)에는, 연료공급유로(101) 내에 유동하는 연료 가스의 유량을 검출하는 제1 연료유량계(51)가 배치될 수 있다. A first
제1 블로워(71)는, 제1 외부공기유입유로(201) 및 연료측 공기공급유로(202)에 연결될 수 있다. 제1 블로워(71)는, 제1 외부공기유입유로(201)를 통해 외부에서 유입되는 공기를, 연료측 공기공급유로(202)를 통해 연료처리장치(10)로 유동시킬 수 있다. The
연료측 공기공급유로(202)를 통해 연료처리장치(10)에 유입되는 공기는, 연료처리장치(10)의 버너(120)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 연료처리장치(10)에 유입되는 공기는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스와 제1 믹서(111)에서 혼합되어 버너(120)에 공급될 수 있다. Air introduced into the
제1 외부공기유입유로(201)에는, 공기에 포함된 먼지 등의 이물질을 제거하는 공기필터(91) 및/또는 공기의 유동 방향을 제한하는 제1 공기측 체크밸브(81)가 배치될 수 있다.An
연료처리부(I)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스가 개질기(140)로 유동하는 제1 내부가스유로(102)를 포함할 수 있다. 제1 내부가스유로(102)에는, 비례제어밸브(31), 개질기(140)로 유입되는 연료 가스의 유동을 조절하는 내부연료밸브(32), 내부가스유로(102) 내에 유동하는 연료 가스의 유량을 검출하는 제2 연료유량계(52), 내부가스유로(102) 내에 유동하는 연료 가스의 유동 방향을 제한하는 연료측 체크밸브(83), 및/또는 황검출장치(94)가 배치될 수 있다. The fuel processing unit (I) may include a first internal
비례제어밸브(31)는, 탈황기(110)에서 토출되어 개질기(140)로 유동하는 연료 가스의 유량, 압력 등을, 전기제어 방식으로 내/외부 피드백을 통해 조절할 수 있다. The
황검출장치(94)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스에 포함된 황을 검출할 수 있다. 황검출장치(94)는, 탈황기(110)의 흡착제에 의해 제거되지 않은 황 화합물에 반응하여 색이 변하는 지시제를 포함할 수 있다. 여기서, 지시제는, 페놀프탈레인(phenolphthalein), 몰리브덴 화합물 등을 포함할 수 있다. The
연료처리부(I)는, 탈황기(110)에서 토출된 연료 가스가 버너(120)로 유동하는 제2 내부가스유로(103)를 포함할 수 있다. 버너(120)는, 제2 내부가스유로(103)를 통해 유입되는 연료 가스를 연소에 사용할 수 있다. The fuel processing unit (I) may include a second internal
제1 내부가스유로(102)와 제2 내부가스유로(103)는, 서로 연결될 수 있다. The first
연료처리장치(10)는, 물공급탱크(13)에서 토출된 물이 유동하는 물공급유로(303)에 연결될 수 있다. 물공급유로(303)에는, 물펌프(38), 물의 유동을 조절하는 물공급밸브(39) 및/또는 물공급유로(303) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 물유량계(54)가 배치될 수 있다. The
연료처리장치(10)의 버너(120)에서 생성되는 배기가스는, 배기가스토출유로(210)를 통해 연료처리장치(10)에서 토출될 수 있다. Exhaust gas generated by the
연료처리장치(10)는, 개질가스토출유로(104)에 연결될 수 있다. 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스는, 개질가스토출유로(104)를 통해 유동할 수 있다.The
개질가스토출유로(104)는, 개질가스의 열교환이 일어나는 개질가스열교환기(21)에 연결될 수 있다. 개질가스토출유로(104)에는, 개질가스열교환기(21)에 유입되는 개질가스의 유동을 조절하는 개질가스밸브(33) 및/또는 가스믹서(95)가 배치될 수 있다. The reformed
가스믹서(95)는, 연료처리장치(10)에서 토출되어 개질가스토출유로(104)에 유동하는 개질가스와, 스택(20a, 20b)에서 토출되어 AOG공급유로(109)에 유동하는 애노드 오프 가스(AOG)를 혼합할 수 있다. 가스믹서(95)에서 혼합되어 토출되는 가스는, 개질가스열교환기(21)로 유동할 수 있다. 가스믹서(95)의 구성에 대한 구체적인 내용은, 도 10 내지 도 17을 참조하여 후술하도록 한다.The
개질가스토출유로(104)는, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스가 연료처리장치(10)로 유동하는 바이패스유로(105)와 연결될 수 있다. 바이패스유로(105)는, 연료처리장치(10)에 연결될 수 있다. 바이패스유로(105)를 통해 연료처리장치(10)에 유입되는 개질가스는, 버너(120)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다. 바이패스유로(105)에는, 연료처리장치(10)에 유입되는 개질가스의 유동을 조절하는 바이패스밸브(34)가 배치될 수 있다. The reformed
개질가스열교환기(21)는, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스가 유동하는 개질가스토출유로(104)에 연결될 수 있다. 개질가스열교환기(21)는, 물공급탱크(13)에서 토출된 물이 유동하는 냉각수공급유로(304)에 연결될 수 있다. 개질가스열교환기(21)는, 개질가스토출유로(104)를 통해 유입되는 개질가스와, 냉각수공급유로(304)를 통해 공급되는 물을 열교환할 수 있다. 이때, 개질가스열교환기(21)에 유입되는 개질가스는, 가스믹서(95)에서 애노드 오프 가스(AOG)가 혼합된 개질가스일 수 있다. The reformed
냉각수공급유로(304)에는, 물공급탱크(13)에 저장된 물을 개질가스열교환기(21)로 유동시키는 냉각수펌프(43), 및/또는 냉각수공급유로(304) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 냉각수유량계(56)가 배치될 수 있다. In the cooling
개질가스열교환기(21)는, 스택가스공급유로(106)에 연결될 수 있다 개질가스열교환기(21)에서 토출된 개질가스는, 스택가스공급유로(106)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유동할 수 있다.The reformed
연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스가 스택(20a. 20b)을 향해 유동하는 개질가스토출유로(104) 및 스택가스공급유로(106)는, 개질가스유로로 명명될 수 있다. 이때, 개질가스토출유로(104)는 개질가스유로의 전단으로 명명될 수 있고, 스택가스공급유로(106)는 개질가스유로의 후단으로 명명될 수 있다.The reformed
스택가스공급유로(106)에는, 개질가스에 포함된 수분의 양을 조절하는 개질가스 수분제거장치(61)가 배치될 수 있다. 개질가스 수분제거장치(61)로 유입된 개질가스는, 수분이 제거된 후 개질가스 수분제거장치(61)에서 토출될 수 있다. A reformed gas
개질가스 수분제거장치(61)에서 생성된 응축수는, 개질가스 수분제거장치(61)에서 토출되어, 제1 물회수유로(309)로 유동할 수 있다. 제1 물회수유로(309)에는, 물의 유동을 조절하는 제1 물회수밸브(44)가 배치될 수 있다. Condensed water generated in the reformed gas
스택(20a. 20b)은, 스택가스공급유로(106)를 통해 유입되는 개질가스에 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 연료전지 시스템(1)이 복수의 스택(20a. 20b)을 구비하는 경우, 제1 스택(20a)에서 반응하지 않고 토출되는 개질가스는 제2 스택(20b)에서 추가적으로 전기화학반응을 일으킬 수 있다. The
제2 블로워(72)는, 제1 외부공기유입유로(201)와 연결된 제2 외부공기유입유로(203)와, 스택측 공기유입유로(204)에 연결될 수 있다. 제2 외부공기유입유로(203)는, 공기필터(91)의 후단에 연결될 수 있다. 제2 블로워(72)는, 제2 외부공기유입유로(203)를 통해 유입되는 공기를, 스택측 공기유입유로(204)를 통해 스택(20) 측으로 유동시킬 수 있다. The
제2 외부공기유입유로(203)에는, 공기의 유동 방향을 제한하는 제2 공기측 체크밸브(82)가 배치될 수 있다.A second air-
스택측 공기유입유로(204)에는, 스택측 공기유입유로(204) 내에 유동하는 공기의 유량을 검출하는 공기유량계(53)가 배치될 수 있다. An
가습장치(23)는, 스택측 공기유입유로(204)를 통해 유입되는 공기에 수분을 공급할 수 있고, 수분이 포함된 공기를 스택측 공기공급유로(205)를 통해 토출할 수 있다. The
스택측 공기공급유로(205)에는, 스택(20)으로 공급되는 공기의 유동을 조절하는 스택측 공기공급밸브(36)가 배치될 수 있다. A stack-side
스택측 공기공급유로(205)는, 스택(20a. 20b)에 각각 대응하는 개별공급유로(206, 207)에 연결될 수 있다. 스택측 공기공급유로(205)를 통해 유동하는 공기는, 개별공급유로(206, 207)를 통해 스택(20a. 20b)으로 공급될 수 있다. The stack-side
복수의 스택(20a. 20b)은, 가스연결유로(107)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제1 스택(20a)에서 반응하지 않고 토출되는 개질가스는, 가스연결유로(107)를 통해 제2 스택(20b)으로 유입될 수 있다. The plurality of
가스연결유로(107)에는, 개질가스가 제1 스택(20a)을 통과하는 동안 응축되어 생성된 물을 제거하는 추가수분제거장치(62)가 배치될 수 있다.An additional
추가수분제거장치(62)에서 생성된 물은, 추가수분제거장치(62)에서 토출되어, 제2 물회수유로(310)로 유동할 수 있다. 제2 물회수유로(310)에는, 물의 유동을 조절하는 제2 물회수밸브(45)가 배치될 수 있다. 제2 물회수유로(310)는, 제1 물회수유로(309)에 연결될 수 있다. Water generated in the additional
스택(20a. 20b)에서 반응하지 않고 토출되는 애노드 오프 가스(AOG)는, AOG토출유로(108)를 통해 유동할 수 있다. The anode off-gas (AOG) discharged from the
AOG열교환기(22)는, 스택(20a. 20b)에서 토출된 애노드 오프 가스(AOG)가 유동하는 AOG토출유로(108)에 연결될 수 있다. AOG열교환기(22)는, 열회수탱크(15)에서 토출된 물이 유동하는 온수공급유로(313)에 연결될 수 있다. AOG열교환기(22)는, AOG토출유로(108)를 통해 유입되는 애노드 오프 가스(AOG)와, 온수공급유로(313)를 통해 공급되는 물을 열교환할 수 있다. The
온수공급유로(313)에는, 열회수탱크(15)에 저장된 물을 AOG열교환기(22)로 유동시키는 온수펌프(48) 및/또는 온수공급유로(313) 내에 유동하는 물의 유량을 검출하는 온수유량계(55)가 배치될 수 있다. In the hot water supply passage 313, a
AOG열교환기(22)는, AOG공급유로(109)에 연결될 수 있고, AOG공급유로(109)를 통해 열교환된 애노드 오프 가스(AOG)를 토출할 수 있다. AOG열교환기(22)에서 토출된 애노드 오프 가스(AOG)는, AOG공급유로(109)를 통해 연료처리장치(10)로 유동할 수 있다. AOG공급유로(109)를 통해 연료처리장치(10)에 공급된 애노드 오프 가스(AOG)는, 버너(120)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다. The
스택(20a. 20b)에서 토출된 애노드 오프 가스가 연료처리장치(10)를 향해 유동하는 AOG토출유로(108) 및 AOG공급유로(109)는, AOG유로로 명명될 수 있다. 이때, AOG토출유로(108)는 AOG유로의 전단으로 명명될 수 있고, AOG공급유로(109)는 AOG유로의 후단으로 명명될 수 있다. The
AOG공급유로(109)에는, 애노드 오프 가스(AOG)에 포함된 수분의 양을 조절하는 AOG 수분제거장치(63) 및/또는 연료처리장치(10)로 공급되는 애노드 오프 가스(AOG)의 유동을 조절하는 AOG밸브(35)가 배치될 수 있다. AOG 수분제거장치(63)로 유입된 애노드 오프 가스(AOG)는, 수분이 제거된 후 AOG 수분제거장치(63)에서 토출될 수 있다. In the
AOG밸브(35)는, AOG공급유로(109)에 유동하는 애노드 오프 가스(AOG)의 적어도 일부가 연료처리장치(10)에 공급되고, 나머지 일부가 가스믹서(95)에 공급되도록 동작할 수 있다. 예를 들어, AOG밸브(35)가 완전 개방되는 경우, AOG공급유로(109)에 유동하는 애노드 오프 가스(AOG)가 모두 연료처리장치(10)에 공급될 수 있고, AOG밸브(35)가 완전 폐쇄되는 경우, AOG공급유로(109)에 유동하는 애노드 오프 가스(AOG)가 모두 가스믹서(95)에 공급될 수 있다.The
AOG밸브(35)는, 삼방 밸브(3-way valve)로 구성될 수 있다. 애노드 오프 가스(AOG)가 토출되는 AOG밸브(35)의 제1 토출단은 AOG공급유로(109)에 연결되고, AOG밸브(35)의 제2 토출단은 AOG바이패스유로(214)에 연결될 수 있다. AOG바이패스유로(214)는 가스믹서(95)에 연결될 수 있고, AOG밸브(35)에서 토출된 애노드 오프 가스(AOG)는 AOG바이패스유로(214)를 통해 가스믹서(95)에 유입될 수 있다.The
AOG 수분제거장치(63)에서 생성된 응축수는, AOG 수분제거장치(63)에서 토출되어, 제3 물회수유로(311)를 통해 유동할 수 있다. 제3 물회수유로(311)에는, 물의 유동을 조절하는 제3 물회수밸브(46)가 배치될 수 있다. 제3 물회수유로(311)는, 제1 물회수유로(309)에 연결될 수 있다. The condensed water generated in the AOG
스택측 공기토출유로(211)는, 스택(20a. 20b)에 각각 대응하는 개별토출유로(208, 209)에 연결될 수 있다. 스택(20a, 20b)에서 토출된 공기는, 개별토출유로(208, 209)를 통해 스택측 공기토출유로(211)로 유동할 수 있다. 이때, 스택측 공기토출유로(211)를 통해 유동하는 공기는, 스택(20a, 20b)에서 일어나는 전기화학반응에 의해 생성되는 수분을 포함할 수 있다. The stack-side
스택측 공기토출유로(211)는, 가습장치(23)에 연결될 수 있다. 가습장치(23)는, 스택측 공기토출유로(211)를 통해 공급되는 공기에 포함된 수분을 이용하여, 스택(20)으로 유동하는 공기에 수분을 공급할 수 있다. 스택측 공기토출유로(211)를 통해 가습장치(23)에 공급된 공기는, 가습장치(23)를 거쳐 가습장치토출유로(212)로 토출될 수 있다. The stack-side
스택측 공기토출유로(211)에는, 스택(20a. 20b)에서 토출되어 가습장치(23)에 유입되는 공기의 유동을 조절하는 스택측 공기토출밸브(37)이 배치될 수 있다.A stack-side
물공급탱크(13)는, 물유입유로(301)에 연결될 수 있고, 물유입유로(301)를 통해 공급되는 물을 저장할 수 있다. 물유입유로(301)에는, 외부에서 공급되는 물에 포함된 이물질을 제거하는 제1 액체필터(92) 및/또는 물공급탱크(13)에 유입되는 물의 유동을 조절하는 물유입밸브(41)가 배치될 수 있다. The
물공급탱크(13)는, 물배출유로(302)에 연결될 수 있고, 물배출유로(302)를 통해 물공급탱크(13)에 저장된 물 중 적어도 일부를 외부로 배출할 수 있다. 물배출유로(302)에는, 물공급탱크(13)에서 배출되는 물의 유동을 조절하는 물배출밸브(42)가 배치될 수 있다. The
물공급탱크(13)는, 물저장유로(308)에 연결될 수 있고, 물저장유로(308)를 통해 유동하는 물을 저장할 수 있다. 예를 들어, 개질가스 수분제거장치(61), 추가수분제거장치(62), AOG 수분제거장치(63) 및/또는 공기 수분제거장치(64)에서 토출되어 제3 물회수유로(311)를 통해 유동하는 물이, 물저장유로(308)를 거쳐 물공급탱크(13)로 유입될 수 있다. 물저장유로(308)에는, 물공급탱크(13)로 회수되는 물에 포함된 이물질을 제거하는 제2 액체필터(93)가 배치될 수 있다. The
물공급탱크(13)에 저장된 물 중 적어도 일부는, 냉각수펌프(43)에 의해 개질가스열교환기(21)로 유동할 수 있고, 개질가스열교환기(21)에서 개질가스와 열교환될 수 있다. 개질가스열교환기(21)에서 토출된 물은, 스택물공급유로(305)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유입될 수 있다. At least some of the water stored in the
스택물공급유로(305)를 통해 스택(20a, 20b)으로 유입된 물은, 스택(20a, 20b)을 냉각할 수 있다. 스택(20a, 20b)으로 유입된 물은, 스택(20a, 20b)에 포함된 스택 열교환기(미도시)를 따라 유동할 수 있고, 스택(20a, 20b)에서 일어나는 전기화학반응에 의해 발생하는 열을 흡수할 수 있다. Water introduced into the
복수의 스택(20a. 20b)은, 물연결유로(306)에 의해 연결될 수 있다. 제1 스택(20a)에서 토출되는 물은, 물연결유로(306)를 통해 제2 스택(20b)으로 유입될 수 있다. The plurality of
스택(20a, 20b)에서 토출되는 물은, 스택물토출유로(307)를 통해 냉각수열교환기(24)로 유입될 수 있다. 냉각수열교환기(24)는, 스택(20a, 20b)에서 토출된 물과, 열회수탱크(15)에서 토출된 물을 열교환할 수 있다. 스택(20a, 20b)에서 토출된 물은, 냉각수열교환기(24)를 거쳐 물저장유로(308)로 유동할 수 있다. Water discharged from the
온수펌프(48)에 의해 열회수탱크(15)에서 토출된 물은, 온수공급유로(313)를 거쳐 AOG열교환기(22)로 유입될 수 있다. AOG열교환기(22)에서 애노드 오프 가스(AOG)와 열교환된 물은, 제1 온수순환회로(314)로 토출될 수 있다. Water discharged from the
공기열교환기(25)는, 가습장치(23)에서 토출된 공기가 유동하는 가습장치토출유로(212)에 연결될 수 있다. 공기열교환기(25)는, AOG열교환기(22)에서 토출된 물이 유동하는 제1 온수순환회로(314)에 연결될 수 있다. 공기열교환기(25)는, 가습장치토출유로(212)을 통해 유입되는 공기와 제1 온수순환회로(314)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다.The
공기열교환기(25)에서 열교환된 공기는, 공기배출유로(213)를 통해 공기열교환기(25)에서 토출될 수 있다. 공기배출유로(213)는 배기가스토출유로(210)와 연결될 수 있고, 배기가스토출유로(210)에 유동하는 배기가스와 공기배출유로(213)에 유동하는 공기가 혼합될 수 있다. Air heat-exchanged in the
공기배출유로(213)에는, 공기 수분제거장치(64)가 배치될 수 있다. 공기 수분제거장치(64)는, 외부로 배출되는 공기에 포함된 수분의 양을 조절할 수 있다. 공기 수분제거장치(64)로 유입된 공기는, 수분이 제거된 후 공기 수분제거장치(64)에서 토출될 수 있다. An air
공기 수분제거장치(64)에서 생성된 응축수는, 공기 수분제거장치(64)에서 토출되어 제4 물회수유로(312)를 통해 유동할 수 있다. 제4 물회수유로(312)에는, 물의 유동을 조절하는 제4 물회수밸브(47)가 배치될 수 있다. 제4 물회수유로(312)는, 물저장유로(308)에 연결될 수 있다. Condensed water generated in the air
공기열교환기(25)에서 열교환된 물은, 제2 온수순환유로(315)을 통해 공기열교환기(25)에서 토출될 수 있다. 공기열교환기(25)에서 토출된 물은, 제2 온수순환유로(315)을 통해 냉각수열교환기(24)로 유입될 수 있다. Water heat-exchanged in the
냉각수열교환기(24)는, 스택물토출유로(307)를 통해 유입되는 물과, 제2 온수순환유로(315)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다. The cooling
배기열교환기(26)는, 배기가스가 유동하는 배기가스토출유로(210)에 연결될 수 있다. 배기열교환기(26)는, 냉각수열교환기(24)에서 토출된 물이 유동하는 제3 온수순환유로(316)에 연결될 수 있다. 배기열교환기(26)는, 배기가스토출유로(210)를 통해 유입되는 배기가스와, 제3 온수순환유로(316)를 통해 유입되는 물을 열교환할 수 있다. The
배기열교환기(26)에서 열교환된 배기가스는 배기유로(213)로 토출될 수 있고, 배기유로(213)에 유동하는 배기가스는 외부로 배출될 수 있다.Exhaust gas heat-exchanged in the
배기열교환기(26)에서 열교환된 물은, 온수회수유로(317)로 토출될 수 있고, 온수회수유로(317)에 유동하는 물은 열회수탱크(15)로 유입될 수 있다. Water heat-exchanged in the
연료전지 시스템(1)은, 온도를 감지하는 온도계 및/또는 압력을 감지하는 압력계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 버너(120)의 온도를 감지하는 온도계, 온수회수유로(317)에 유동하는 물의 온도를 감지하는 온도계, 스택(20a, 20b)에서 토출되어 AOG토출유로(108)에 유동하는 애노드 오프 가스(AOG)의 온도를 감지하는 온도계 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 스택(20a, 20b)에 유입되는 개질가스의 압력을 감지하는 압력계, 스택(20a, 20b)에 토출되는 애노드 오프 가스(AOG)의 압력을 감지하는 압력계 등을 포함할 수 있다. The
연료전지 시스템(1)은, 적어도 하나의 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.The
제어부는, 연료전지 시스템(1)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부는, 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 각 구성과 상호 간에 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 제어부는, 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성으로부터 수신되는 신호를 처리할 수 있고, 신호를 처리한 결과에 따른 제어 신호를 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 구성에 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 연료전지 시스템(1)에 구비된 각 밸브의 개도를 조절할 수 있다.The controller may control overall operations of the
도 4 및 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료전지 시스템의 동작방법을 도시한 순서도들이다.4 and 5 are flowcharts illustrating an operating method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, S410 동작에서, 연료처리장치(10)의 버너(120)를 예열하는 운전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 발전을 개시하는 경우, 연료 가스와 공기가 혼합된 가스를 버너(120)에 공급하여, 연소열을 발생시킬 수 있다. 이때, 개질기(140)의 내부온도는, 개질 반응이 촉진되는 적정 온도(예: 800℃)까지 점차 증가할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
또한, 연료전지 시스템(1)은, 버너(120)를 예열하는 운전을 수행하는 동안, 개질기(140)에 대한 연료 가스의 공급을 차단할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 탈황기(110)에서 토출되는 연료 가스가 모두 버너(120)에 공급되도록 비례제어밸브(31)를 조절하여, 개질기(140)에 대한 연료 가스의 공급을 차단할 수 있다. Also, the
한편, 도 6을 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, 버너(120)를 예열하는 운전을 수행하는 동안, 개질가스밸브(33), 바이패스밸브(34) 및 AOG밸브(35)를 모두 폐쇄할 수 있다. 이때, 개질기(140)에 대한 연료 가스의 공급이 차단되므로, 개질기(140)에서 개질가스가 생성되지 않는다. 또한, 개질가스토출유로(104), 바이패스유로(105) 및 AOG공급유로(109)에서, 개질가스나 애노드 오프 가스가 유동하지 않는다. Meanwhile, referring to FIG. 6 , the
연료전지 시스템(1)은, S420 동작에서, 개질가스를 초기 생성하는 운전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 버터(120)의 예열로 인해 개질기(140)의 내부온도가 적정 온도(예: 800℃)까지 증가한 경우, 개질가스를 초기 생성하는 운전을 개시할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 제1 반응기(150)의 내부온도가 일산화탄소의 제거를 위한 최소 온도(예: 160℃) 이상인 경우, 개질가스를 초기 생성하는 운전을 개시할 수 있다. In operation S420, the
연료전지 시스템(1)은, 개질가스를 초기 생성하는 운전을 수행하는 경우, 탈황기(110)에서 토출되는 연료 가스가 중 일부가 개질기(140)에 공급되고, 나머지 일부가 버너(120)에 공급되도록 비례제어밸브(31)를 조절할 수 있다. When the
한편, 연료전지 시스템(1)은, 개질가스를 초기 생성하는 운전을 개시하는 경우, 개질 반응에 사용되는 수증기가 개질기(140)에 공급되도록, 물펌프(38)를 구동하여 연료처리장치(10)의 증기발생기(130)에 물을 공급할 수 있다. 이때, 연료전지 시스템(1)은, 개질기(140)에 공급된 수증기의 압력이 개질 반응을 위한 최소 압력 이상으로 유지되는 경우, 예컨대, 물펌프(38)가 구동된 후 소정 시간이 경과되면, 탈황기(110)에서 토출되는 연료 가스 중 일부를 개질기(140)에 공급할 수 있다. Meanwhile, the
한편, 개질가스를 초기 생성하는 운전이 수행되는 동안, 연료처리장치(10)에서 토출되는 개질가스 중 수소 가스의 비율이 기 설정된 최소 비율보다 낮을 수 있다. 여기서, 기 설정된 최소 비율은, 목표하는 발전량을 달성할 수 있는, 개질가스 중 수소 가스가 차지하는 비율의 최소값(예: 80%)을 의미할 수 있다. 이때, 수소 가스의 비율이 기 설정된 최소 비율보다 낮은 개질가스가 스택(20)에 공급되는 경우, 스택(20)에서 목표하는 발전량만큼 전기가 발생되기 어려우므로, 연료처리장치(10)에서 토출되는 개질가스를 버너(120)의 연료로 재사용할 수 있다. Meanwhile, while the operation for initially generating the reformed gas is performed, the ratio of the hydrogen gas among the reformed gases discharged from the
도 7을 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, 개질가스를 초기 생성하는 운전을 수행하는 동안, 개질가스밸브(33) 및 AOG밸브(35)를 폐쇄하고, 바이패스밸브(34)를 개방할 수 있다. 이때, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스는, 개질가스토출유로(104) 및 바이패스유로(105)를 통해 연료처리장치(10)에 다시 유입될 수 있고, 버너(20)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다. Referring to FIG. 7 , the
연료전지 시스템(1)은, S430 동작에서, 스택(20)에서 전기를 발생시키는 발전 운전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 개질가스 중 수소 가스의 비율이 기 설정된 최소 비율 이상인 경우, 발전 운전을 개시할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 개질기(140)에 연료 가스가 공급된 시점으로부터 소정 시간이 경과된 경우, 발전 운전을 개시할 수 있다.The
도 8을 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, 발전 운전을 수행하는 경우, 연료처리장치(10)에서 토출되는 개질가스가 스택(20)에 공급되도록, 개질가스밸브(33)를 개방하고, 바이패스밸브(34)를 폐쇄할 수 있다. 연료전지 시스템(1)은, 제2 블로워(72)를 구동하여, 전기를 발생시키는 전기화학반응에 사용되는 공기를 스택(20)에 공급할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the
한편, 발전 운전이 수행되는 경우, 스택(20)에서 애노드 오프 가스가 토출될 수 있다. 이때, 연료전지 시스템(1)은, 스택(20)에서 토출된 애노드 오프 가스가 연료처리장치(10)에 유입되도록, AOG밸브(35)를 완전 개방할 수 있다. 연료처리장치(10)에 유입되는 애노드 오프 가스는, 버너(20)의 연소를 위한 연료로 사용될 수 있다.Meanwhile, when the power generation operation is performed, the anode-off gas may be discharged from the
연료전지 시스템(1)은, S440 동작에서, 목표하는 발전량을 충족하면서 발전에 사용되는 연료의 양을 줄이는 고효율의 발전 운전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 스택(20)에서 발생하는 전기에 대한 발전량이 소정 시간 동안 소정 발전량을 유지하는 경우, 고효율의 발전 운전을 수행할 수 있다. 여기서, 소정 발전량은, 연료전지 시스템(1)이 목표하는 발전량보다 크거나 같을 수 있다. 이와 관련하여, 도 5를 참조하여 설명하도록 한다. 본 발명에 대한 설명의 편의상, S430 동작에서의 발전 운전은 일반 발전 운전으로 명명되고, S440 동작에서 수행되는 고효율의 발전 운전은 고효율 발전 운전으로 명명될 수 있다. In operation S440 , the
도 5를 참조하면, 연료전지 시스템(1)은, S510 동작에서, 고효율 발전 운전을 개시하는 경우, 기 설정된 개도량에 따라 AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the
연료전지 시스템(1)은, 고효율 발전 운전을 개시하는 경우, AOG밸브(35)가 완전 개방된 상태에서 전체 개도량의 소정 비율(예: 20%)만큼 폐쇄되도록, AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. 이때, AOG밸브(35)의 개도에 따라, 스택(20)에서 토출되어 AOG토출유로(108)에 유동하는 애노드 오프 가스 중 일부(예: 80%)는 연료처리장치(10)에 유입될 수 있고, 나머지 일부(예: 20%)는 AOG바이패스유로(214)를 통해 가스믹서(95)에 유입될 수 있다.When the
한편, 연료처리장치(10)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량과, AOG바이패스유로(214)에 유동하는 애노드 오프 가스의 유량의 합은, AOG토출유로(108)를 통해 AOG밸브(35)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량에 해당할 수 있다.On the other hand, the sum of the flow rate of the anode off-gas flowing into the
도 9를 참조하면, 고효율 발전 운전이 수행되는 동안, 개질가스밸브(33)가 개방되고, 바이패스밸브(34)가 폐쇄되는 상태가 유지될 수 있다. 이때, 연료처리장치(10)에서 토출된 개질가스는, 개질가스토출유로(104)를 통해 가스믹서(95)에 유입될 수 있다. Referring to FIG. 9 , a state in which the reformed
스택(20)에서 토출된 애노드 오프 가스는, AOG 수분제거장치(63)를 거치면서 수분이 제거될 수 있고, 수분이 제거된 애노드 오프 가스는 AOG밸브(35)에 유입될 수 있다. 여기서, AOG밸브(35)의 개도에 따라, AOG 수분제거장치(63)에서 수분이 제거된 애노드 오프 가스 중 일부는 연료처리장치(10)에 유입될 수 있고, 나머지 일부는 AOG바이패스유로(214)를 통해 가스믹서(95)에 유입될 수 있다. 이때, AOG밸브(35)의 개도량이 클수록 연료처리장치(10)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량이 많아지고, AOG밸브(35)의 개도량이 작을수록 가스믹서(95)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량이 많아질 수 있다.Moisture may be removed from the anode off-gas discharged from the
가스믹서(95)에서, 개질가스와 애노드 오프 가스가 서로 혼합될 수 있다. 이때, 수분이 제거된 애노드 오프 가스와 개질가스가 가스믹서(95)에서 혼합 및 토출되므로, 결과적으로 고효율 발전 운전에서 스택(20)에 공급되는 개질가스에 포함된 수분의 양은, 일반 발전 운전에서 스택(20)에 공급되는 개질가스에 포함된 수분의 양보다 적을 수 있다. In the
또한, 스택(20)에서 토출된 애노드 오프 가스가 연료처리장치(10)에서 토출되는 개질가스와 혼합되어 스택(20)의 전기화학반응에 재사용되므로, 연료처리장치(10)에서 토출되는 개질가스의 양이 재사용되는 애노드 오프 가스의 양에 대응하여 줄어들더라도, 스택(20)에는 일정 수준 이상의 수소 가스가 계속 공급될 수 있다. 따라서, 연료전지 시스템(1)은, 고효율 발전 운전을 수행하는 동안, 개질가스의 생성을 위해 연료처리장치(10)에 공급되는 연료 가스의 양을 일반 발전 운전에 비해 줄이면서도, 연료전지 시스템(1)이 목표하는 발전량을 충족할 수 있다. In addition, since the anode off-gas discharged from the
연료전지 시스템(1)은, S520 동작 및 S530 동작에서, 스택(20)에서 발생하는 전기에 대한 발전량을 산출할 수 있고, 스택(20)의 발전량이 감소하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 고효율 발전 운전이 개시된 시점에서 소정 시간이 경과된 시점에 스택(20)의 발전량을 산출할 수 있고, 산출된 스택(20)의 발전량과 고효율 발전 운전이 개시된 시점에 대응하는 스택(20)의 발전량인 소정 발전량을 비교하여, 소정 시간이 경과하는 동안 스택(20)의 발전량이 감소하는지 여부를 판단할 수 있다.In operation S520 and operation S530 , the
연료전지 시스템(1)은, S540 동작에서, 스택(20)의 발전량이 감소하지 않은 경우, AOG밸브(35)의 현재 개도량이 기 설정된 최소치보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 기 설정된 최소치는, AOG밸브(35)의 전체 개도량의 50%보다 클 수 있다. 즉, 연료전지 시스템(1)은, 고효율 발전 운전을 수행하는 동안, 연료처리장치(10)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량이, AOG바이패스유로(214)에 유동하는 애노드 오프 가스의 유량보다 많도록, AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. In operation S540 , when the amount of power generation of the
연료전지 시스템(1)은, S550 동작에서, AOG밸브(35)의 현재 개도량이 기 설정된 최소치보다 큰 경우, 버너(120)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량이 감소하고, 가스믹서(95)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량이 증가하도록, AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, AOG밸브(35)의 현재 개도량이 기 설정된 최소치보다 큰 경우, 전체 개도량의 제1 비율(예: 5%)만큼 AOG밸브(35)이 폐쇄되도록, AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. In the
이때, AOG밸브(35)가 전체 개도량의 제1 비율(예: 5%)만큼 폐쇄됨에 따라 AOG밸브(35)의 개도량이 기 설정된 최소치 미만이 되는 경우, 연료전지 시스템(1)은, AOG밸브(35)의 개도량을 기 설정된 최소치까지 줄일 수 있다. At this time, when the opening amount of the
한편, 연료전지 시스템(1)은, AOG밸브(35)의 현재 개도량이 기 설정된 최소치 이하인 경우, AOG밸브(35)의 현재 개도량을 유지할 수 있다. Meanwhile, the
연료전지 시스템(1)은, S560 동작에서, 스택(20)의 발전량이 감소한 경우, 버너(120)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량이 증가하고, 가스믹서(95)에 유입되는 애노드 오프 가스의 유량이 감소하도록, AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 연료전지 시스템(1)은, 스택(20)의 발전량이 감소한 경우, 전체 개도량의 제2 비율(예: 3%)만큼 AOG밸브(35)가 개방되도록, AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. 이때, AOG밸브(35)의 폐쇄에 대응하는 제1 비율은, AOG밸브(35)의 개방에 대응하는 제2 비율보다 큰 값으로 설정될 수 있다. In the
연료전지 시스템(1)은, S570 동작에서, 연료전지 시스템(1)의 운전이 종료되는지 여부를 판단할 수 있다. The
연료전지 시스템(1)의 운전이 종료되지 않은 경우, 연료전지 시스템(1)은, 스택(20)의 발전량을 산출하고, 산출된 발전량에 따라 AOG밸브(35)의 개도를 조절하는 동작을 반복하여 수행할 수 있다. 즉, 연료전지 시스템(1)은, 운전이 종료될 때까지, 소정 주기에 따라 스택(20)의 발전량을 산출하고, 소정 주기에 따라 산출된 발전량의 변화에 기초하여, AOG밸브(35)의 개도를 조절할 수 있다. 이를 통해, 고효율 발전 운전이 수행되는 동안, 연료전지 시스템(1)이 목표하는 발전량이 충족되면서도, 발전에 사용되는 연료의 양이 줄어들 수 있다. When the operation of the
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스믹서의 구성에 대하여, 도 10 내지 도 17을 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a configuration of a gas mixer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 17 .
도 10 및 도 13을 참조하면, 가스믹서(95)는, 개질가스가 유동하는 메인유로(480)를 형성하는 하우징(460)과, 하우징(460) 내부에 배치되어 애노드 오프 가스가 유동하는 가스공급부(620)를 포함할 수 있다. 10 and 13, the
하우징(460)은, 메인유로(480)를 형성하는 제1 내측벽(520)과, 제1 내측벽(520)에서 반경방향 외측으로 이격 배치되는 제1 외측벽(500)을 포함할 수 있다. The
제1 내측벽(520)과 제1 외측벽(500) 사이에는, 가스공급부(620)가 배치될 수 있다. 제1 내측벽(520)과 제1 외측벽(500) 사이에는, 가스공급부(620)가 배치되는 공간이 형성될 수 있다. A
메인유로(480)는, 개질가스가 유동하는 방향으로, 단면적이 감소 및 확장하는 벤츄리관(venturi tube) 형태로 형성될 수 있다.The
제1 내측벽(520)은, 메인유로(480)의 단면적이 감소하는 유로감소부(540)와, 유로감소부(540)의 하류에 배치되고, 메인유로(480)의 단면적이 유지되는 유로유지부(560)와, 유로유지부(560)의 하류에 배치되고, 메인유로(480)의 단면적이 확장되는 유로확장부(600)를 형성할 수 있다. The first
유로감소부(540)는, 개질가스토출유로(104)에 연결될 수 있고, 개질가스토출유로(104)에 유동하는 개질가스가 유입될 수 있다. 유로감소부(540)는, 개질가스의 유동방향으로 유로의 단면적이 감소하도록 형성될 수 있다. 이때, 유로감소부(540)에서 유동하는 개질가스의 압력이 감소될 수 있다.The flow
유로감소부(540)는, 개질가스토출유로(104)에 연결되는 제1 유로감소부(540a)와, 제1 유로감소부(540a)의 하류단에서 연장되고, 유로유지부(560)와 연결되는 제2 유로감소부(540b)를 포함할 수 있다. The flow
유로유지부(560)에는, 애노드 오프 가스가 메인유로(480)에 유입되는 복수의 유입홀(580)이 형성될 수 있다. 이너하우징(640)에는, 서브유로(70)에서 애노드 오프 가스가 외부로 토출되는 복수의 토출홀(720)이 형성될 수 있다. 복수의 유입홀(580)과 복수의 토출홀(720)은 서로 대응할 수 있다. A plurality of inlet holes 580 through which the anode off-gas flows into the
일 실시예에서, 서브유로(700)가 나선형으로 형성되는 경우, 복수의 토출홀(720)은, 서브유로(700)를 따라 나선방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 형성될 수 있다. 이때, 복수의 유입홀(580)은, 제1 내측벽(520)에 나선방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 형성될 수 있다. 또한, 제1 내측벽(520)에서 복수의 유입홀(580)이 형성되는 위치는, 이너하우징(640)에 형성되는 복수의 토출홀(720)의 위치에 대응할 수 있다. In one embodiment, when the sub-passage 700 is formed in a spiral shape, the plurality of discharge holes 720 may be formed along the sub-passage 700 at regular intervals in a spiral direction. In this case, the plurality of inlet holes 580 may be formed to be spaced apart from each other at regular intervals in a spiral direction on the first
일 실시예에서, 복수의 유입홀(580)은, 제1 내측벽(520)의 둘레방향을 따라 120도 간격으로 형성될 수 있다. 복수의 유입홀(580)은, 나선형의 서브유로(700)의 위치에 대응하여 형성되므로, 동일한 위상에서 개질가스의 유동방향을 따라 복수개가 이격되어 형성될 수 있다.In one embodiment, the plurality of inlet holes 580 may be formed at intervals of 120 degrees along the circumferential direction of the first
유로유지부(560)에서는, 유로감소부(540)로부터 유동하는 개질가스와, 복수의 유입홀(580)을 통해 유입되는 애노드 오프 가스가 혼합될 수 있다. 복수의 유입홀(580)이 나선방향을 따라 형성되는 경우, 복수의 유입홀(580)을 통해 유입되는 애노드 오프 가스가 개질가스에 회전류를 형성하여, 개질가스와 애노드 오프 가스가 용이하게 혼합될 수 있다. 이하에서, 개질가스와 애노드 오프 가스가 혼합된 가스는, 혼합가스로 명명될 수 있다.In the flow
유로확장부(600)에는, 혼합가스가 유동할 수 있다. 유로확장부(600)는, 혼합가스의 유동방향을 따라 유로의 단면적이 증가하도록 형성될 수 있다. 이때, 유로확장부(600)의 유로의 단면적이 혼합가스의 유동방향을 따라 증가하므로, 유로확장부(600)를 유동하는 혼합가스의 압력이 유동방향을 따라 증가할 수 있다. Mixed gas may flow in the
가스공급부(620)는, 내부에 애노드 오프 가스가 유동하는 서브유로(700)가 형성되는 이너하우징(640)과, 이너하우징(640)의 일측에서 하우징(460)의 제1 외측벽(500)을 향해 길게 연장되는 연결관(740)을 포함할 수 있다. 연결관(740)은, 제1 외측벽(500)으로부터 하우징(460) 외부로 길게 연장될 수 있다. The
연결관(740)은, AOG바이패스유로(214)에 연결될 수 있다. AOG바이패스유로(214)에 유동하는 애노드 오프 가스는, 연결관(740)에 형성된 가스유로(760)로 유입될 수 있고, 서브유로(700)를 거쳐 메인유로(480)로 유동할 수 있다. The
이너하우징(640)은, 하우징(460) 내부에서 유로유지부(560)의 외둘레에 배치될 수 있다. 이너하우징(640)은, 유로유지부(560)의 유입단부(570)로부터 일정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 이를 통해, 이너하우징(640)에 유동하는 애노드 오프 가스가 유로유지부(560)로 유입되는 개질가스가 형성하는 압력에 의해 역류되는 것을 방지할 수 있어, 가스공급부(620)로 유입되는 애노드 오프 가스가 안정적으로 메인유로(480)에 공급될 수 있다. 또한, 이너하우징(640)이 유로유지부(560)의 유입단부(570)로부터 일정 간격만큼 이격되어 배치되는 경우, 애노드 오프 가스의 유입에 따라 증가하는 압력의 증가폭이 완화됨에 따라, 애노드 오프 가스가 메인유로(480)로 용이하게 유입될 수 있다.The
이너하우징(640)이 유로유지부(560)의 유입단부(570)로부터 이격된 거리(L1)는, 유로유지부(560)의 유입단부(570)의 단면적의 직경(560D, 도 14)의 0.2 배 내지 0.3배의 길이로 형성될 수 있다.The distance L1 at which the
도 14를 참조하면, 유로감소부(540)는, 제1 유로감소부(540a)에서 개질가스의 유동방향을 따라 단면적이 감소되는 비율이, 제2 유로감소부(540b)에서 단면적이 감소되는 비율보다 작도록 형성될 수 있다. 유로감소부(540)는, 제1 유로감소부(540a)를 유동하는 개질가스의 압력이 감소하는 비율이 제2 유로감소부(540b)를 유동하는 개질가스의 압력이 감소하는 비율보다 작도록 형성될 수 있다. 이때, 제2 유로감소부(540b)를 유동하는 개질가스는, 제1 유로감소부(540a)를 유동하는 개질가스보다 압력이 빠르게 감소될 수 있다.Referring to FIG. 14 , in the flow
유로유지부(560)의 유입단부(570)의 단면적의 직경(560D)은, 유로감소부(540)의 유입단부(550)의 단면적의 직경(540D)의 0.5배 내지 0.6배의 길이로 형성될 수 있다. 유로유지부(560)를 유동하는 개질가스의 압력은, AOG밸브(35)를 거쳐 AOG바이패스유로(214)를 유동하는 애노드 오프 가스의 압력보다 낮게 형성될 수 있다. The
유로확장부(600)의 배출단부(610)의 단면적의 직경(600D)은, 유로감소부(540)의 유입단부(550)의 단면적의 직경(540D)의 0.8배 내지 0.9배의 길이로 형성될 수 있다. The
유로감소부(540)에는 개질가스만 유입되나, 유로확장부(600)에는 개질가스와 애노드 오프 가스가 혼합되어 유동하므로, 유로확장부(600)를 유동하는 유체의 양이 유로감소부(540)를 유동하는 유체의 양보다 많을 수 있다. 이때, 유로확장부(600)의 배출단부(610)의 단면적의 직경(600D)과 유로감소부(540)의 유입단부(550)의 단면적의 직경(540D)이 동일하게 형성되는 경우, 유로확장부(600)의 배출단부(610)에서의 압력이 유로감소부(540)의 유입단부(550)에서의 압력보다 클 수 있다. 따라서, 유로확장부(600)의 배출단부(610)에서의 압력이 유로감소부(540)의 유입단부(550)에서의 압력과 비슷하도록, 유로확장부(600)의 배출단부(610)의 단면적의 직경(600D)을 유로감소부(540)의 유입단부(550)의 단면적의 직경(540D)보다 작게 형성할 수 있다.Only the reformed gas is introduced into the flow
유로유지부(560)는, 개질가스의 유동방향으로 길게 형성될 수 있다. 유로유지부(560)가 개질가스의 유동방향으로 형성되는 길이(560L)는, 유로유지부(560)의 유로단면의 직경(560D)보다 길게 형성될 수 있다. 유로유지부(560)는, 개질가스의 유동방향으로 형성되는 길이(560L)가, 유로확장부(600)가 개질가스의 유동방향으로 형성되는 길이(600L)보다 길고, 유로감소부(540)가 개질가스의 유동방향으로 형성되는 길이(540L)보다 짧도록 형성될 수 있다. The flow
유로확장부(600)의 배출단부(610)의 단면적의 길이(600D)는, 유로감소부(540)의 유입단부(540)의 단면적의 길이(540D)의 0.9배 내지 1배로 형성될 수 있다. The
유로확장부(600)는, 유로유지부(560)로부터 연장되는 제1 유로확장부(600a)와, 제1 유로확장부(600a)의 하류단에서 연장되는 제2 유로확장부(600b)를 포함할 수 있다. 유로확장부(600)는, 제1 유로확장부(600a)에서 혼합가스의 유동방향을 따라 단면적이 확장되는 비율이, 제2 유로확장부(600b)에서 혼합가스의 유동방향을 따라 단면적이 확장되는 비율보다 크도록 형성될 수 있다. 유로확장부(600)는, 제1 유로확장부(600a)를 유동하는 혼합가스의 압력이 증가하는 비율이 제2 유로확장부(600b)를 유동하는 혼합가스의 압력이 증가하는 비율보다 크도록 형성될 수 있다. 제1 유로확장부(600a)를 유동하는 혼합가스는, 제2 유로확장부(600b)를 유동하는 혼합가스보다 압력이 빠르게 증가될 수 있다.The flow
도 15 내지 도 17을 참조하면, 이너하우징(640)은, 원통형의 형상을 가질 수 있다. 이너하우징(640)은, 내부에 나선형으로 형성되는 서브유로(700)를 포함할 수 있다. 이너하우징(640)은, 원통형상을 가지는 제2외측벽(660)과, 제2외측벽(660)에서 반경방향 내측으로 이격 배치되고, 하우징(460)의 제1 내측벽(520)과 접하게 배치되는 제2내측벽(680)을 포함할 수 있다.15 to 17 , the
제2내측벽(680)과 제2외측벽(660) 사이에는, 나선형의 서브유로(700)가 형성될 수 있다. 제2내측벽(680)은, 하우징(460)의 제1 내측벽(520)의 외둘레에 접하게 배치될 수 있다. 제2내측벽(680)에는, 복수의 토출홀(720)이 형성될 수 있다. 복수의 토출홀(720)은, 이너하우징(640) 내부에 형성되는 서브유로(700)를 따라 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 복수의 토출홀(720)은, 복수의 유입홀(580)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.A
일 실시예에서, 복수의 토출홀(720)은, 서브유로(700)를 따라 120도의 위상차를 가지고, 이격 배치되도록 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 복수의 토출홀(720)은, 90도 내지 130도의 범위의 위상차를 가지면서, 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.In one embodiment, the plurality of discharge holes 720 may be formed to be spaced apart from each other with a phase difference of 120 degrees along the sub-passage 700 . In various embodiments of the present invention, the plurality of discharge holes 720 may be disposed at different positions while having a phase difference in the range of 90 degrees to 130 degrees.
서브유로(700)를 따라 유동하는 애노드 오프 가스는, 토출홀(720) 및 유입홀(580)을 통해, 하우징(460) 내측으로 형성되는 메인유로(480)로 공급될 수 있다. 서브유로(700)를 유동하는 애노드 오프 가스의 압력은 유로유지부(560)를 유동하는 개질가스의 압력보다 크므로, 서브유로(700)를 유동하는 애노드 오프 가스가 하우징(460) 내측에 형성되는 메인유로(480)로 유동할 수 있다.The anode off-gas flowing along the sub-passage 700 may be supplied to the
제2외측벽(660)의 일측에는, 연결관(740)이 형성될 수 있다. 연결관(740) 내부에는, 애노드 오프 가스가 유동하는 가스유로(760)가 형성될 수 있다. 연결관(740) 내부에 형성되는 가스유로(760)는, 이너하우징(640) 내부에 형성되는 서브유로(700)와 연결될 수 있다.A
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 스택(20)에서 배출되는 애노드 오프 가스가 다시 스택(20)으로 적절히 공급되도록 구성하여, 목표하는 발전량을 충족하면서 연료의 사용량을 줄일 수 있다. As described above, according to various embodiments of the present invention, the anode off-gas discharged from the
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 스택(20)에서 배출된 후 수분이 제거된 애노드 오프 가스를 연료처리장치(10)에서 토출되는 개질가스에 혼합함으로써, 스택(20)에 공급되는 개질가스의 수분 비율을 줄일 수 있어, 스택(20)의 발전 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, according to various embodiments of the present invention, the anode off-gas from which moisture is removed after being discharged from the
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 스택(20)에서 배출된 애노드 오프 가스가 나선형으로 형성된 유로를 거쳐 개질가스가 유동하는 영역으로 토출됨에 따라, 해당 영역에서 회전류가 형성될 수 있어, 연료처리장치(10)에서 배출되는 개질가스와 스택(20)에서 배출되는 애노드 오프 가스가 가스믹서(95)에서 적절히 혼합될 수 있다.In addition, according to various embodiments of the present invention, as the anode off-gas discharged from the
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and technical scope of the present invention It should be understood to include water or substitutes.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 될 수 있다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.Similarly, while operations are depicted in the drawings in a particular order, it should not be understood that all illustrated operations must be performed, or that those operations must be performed in the specific order shown or in sequential order to obtain desired results. can In certain cases, multitasking and parallel processing can be advantageous.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
10: 연료처리장치 20: 스택
21: 개질가스열교환기 22: AOG열교환기
33: 개질가스밸브 34: 바이패스밸브
35: AOG밸브 61: 개질가스 수분제거장치
63: AOG 수분제거장치 95: 가스믹서
104: 개질가스토출유로 105: 바이패스유로
106: 스택가스공급유로 108: AOG토출유로
109: AOG공급유로 214: AOG바이패스유로10: fuel processing device 20: stack
21: reformed gas heat exchanger 22: AOG heat exchanger
33: reformed gas valve 34: bypass valve
35: AOG valve 61: reformed gas moisture removal device
63: AOG moisture removal device 95: gas mixer
104: reformed gas outlet flow path 105: bypass flow path
106: stack gas supply passage 108: AOG discharge passage
109: AOG supply passage 214: AOG bypass passage
Claims (15)
상기 개질가스를 이용하여 전기를 발생시키는 스택;
상기 연료처리장치에서 토출된 상기 개질가스가 유동하는 제1 유로;
상기 스택에서 토출된 애노드 오프 가스(anode off gas, AOG)가 유동하는 제2 유로;
상기 제1 유로 및 상기 제2 유로와 연결되는 제3 유로; 및
상기 제2 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스 중 적어도 일부가 상기 연료처리장치로 유동하고, 나머지 일부가 상기 제3 유로로 유동하도록 동작하는 밸브를 포함하는 연료전지 시스템.a fuel processing device that reforms fuel gas to generate reformed gas;
a stack generating electricity using the reformed gas;
a first passage through which the reformed gas discharged from the fuel processing device flows;
a second passage through which anode off gas (AOG) discharged from the stack flows;
a third flow path connected to the first flow path and the second flow path; and
and a valve operable to allow at least a portion of the anode off-gas flowing in the second flow path to flow to the fuel processing device and a remaining portion to flow to the third flow path.
제어부는,
상기 스택에서 발생하는 전기에 대한 발전량을 산출하고,
상기 산출된 발전량에 따라, 상기 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 1,
the control unit,
Calculate the amount of electricity generated from the stack,
The fuel cell system, characterized in that the opening degree of the valve is adjusted according to the calculated power generation amount.
상기 제어부는,
상기 발전량이 기 설정된 최소 발전량 미만인 경우, 상기 제3 유로에 대한 상기 애노드 오프 가스의 유동이 차단되도록, 상기 밸브의 개도를 조절하고,
상기 발전량이 상기 최소 발전량 이상인 경우, 상기 애노드 오프 가스 중 일부가 상기 연료처리장치에 유입되고, 나머지 일부가 상기 제3 유로로 유동하도록, 상기 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 2,
The control unit,
Adjusting the opening of the valve so that the flow of the anode off-gas to the third flow path is blocked when the amount of power generation is less than the preset minimum amount of power generation;
When the amount of power generation is greater than or equal to the minimum amount of power generation, the opening degree of the valve is adjusted such that a portion of the anode off-gas flows into the fuel processing device and the remaining portion flows into the third flow path.
상기 제어부는,
상기 발전량이 상기 최소 발전량 이상인 경우에 있어서, 상기 연료처리장치에 유입되는 상기 애노드 오프 가스의 유량이, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량보다 많도록, 상기 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 3,
The control unit,
Adjusting the opening degree of the valve so that the flow rate of the anode off-gas flowing into the fuel processor is greater than the flow rate of the anode off-gas flowing in the third flow path when the power generation amount is greater than or equal to the minimum power generation amount A fuel cell system, characterized in that.
상기 연료처리장치에 유입되는 상기 애노드 오프 가스의 유량과, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량의 합은, 상기 제2 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량에 해당하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 4,
A sum of the flow rate of the anode off-gas flowing into the fuel processor and the flow rate of the anode-off gas flowing in the third flow path corresponds to the flow rate of the anode off-gas flowing in the second flow path. A fuel cell system with
상기 제어부는,
상기 발전량이 상기 최소 발전량 이상인 경우에 있어서, 소정 주기에 따라 상기 발전량을 산출하고,
상기 소정 주기에 따라 산출된 발전량의 변화에 기초하여, 상기 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 3,
The control unit,
When the amount of power generation is greater than or equal to the minimum amount of power generation, calculating the amount of power generation according to a predetermined cycle;
The fuel cell system characterized in that the opening degree of the valve is adjusted based on the change in the amount of power generation calculated according to the predetermined period.
상기 제어부는,
상기 소정 주기동안 상기 발전량이 감소한 경우, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량이 감소하도록, 상기 밸브의 개도를 조절하고,
상기 소정 주기동안 상기 발전량이 증가하거나 유지되는 경우, 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스의 유량이 증가하도록, 상기 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 6,
The control unit,
When the amount of power generation decreases during the predetermined period, the opening degree of the valve is adjusted so that the flow rate of the anode off-gas flowing in the third flow path decreases,
The fuel cell system of claim 1 , wherein an opening degree of the valve is adjusted so that a flow rate of the anode-off gas flowing in the third flow path increases when the amount of power generation increases or is maintained during the predetermined period.
상기 제1 유로에 배치되어, 상기 개질가스와 상기 제3 유로에 유동하는 상기 애노드 오프 가스를 혼합하는 가스믹서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 1,
and a gas mixer disposed in the first flow path to mix the reformed gas and the anode-off gas flowing in the third flow path.
상기 가스믹서는,
상기 개질가스가 유동하는 방향으로, 단면적이 감소 및 확장하는 벤츄리관(venturi tube) 형태의 메인유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 8,
The gas mixer,
A fuel cell system comprising a main flow path in the form of a venturi tube whose sectional area decreases and expands in a direction in which the reformed gas flows.
상기 가스믹서는,
상기 개질가스가 유입되고, 상기 메인유로의 단면적이 감소하는 유로감소부;
상기 유로감소부에 연결되어, 상기 메인유로의 단면적이 유지되는 유로유지부; 및
상기 유로유지부에 연결되어, 상기 메인유로의 단면적이 증가하는 유로확장부를 포함하고,
상기 애노드 오프 가스는, 상기 유로유지부의 내측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 9,
The gas mixer,
a flow path reducing unit through which the reformed gas is introduced and a cross-sectional area of the main flow path is reduced;
a flow path holding unit connected to the flow path reducing unit and maintaining a cross-sectional area of the main flow path; and
A flow path extension connected to the flow path holding unit and increasing the cross-sectional area of the main flow path;
The fuel cell system according to claim 1 , wherein the anode off-gas flows into the flow path holding part.
상기 유로유지부의 길이는, 상기 유로확장부의 길이보다 길고, 상기 유로감소부의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 10,
The fuel cell system according to claim 1 , wherein a length of the flow path maintaining part is longer than a length of the flow path expanding part and shorter than a length of the flow path reducing part.
상기 가스믹서는,
상기 메인유로를 형성하는 제1 내측벽과, 상기 제1 내측벽의 외측에 형성되는 제1 외측벽을 포함하는 하우징; 및
상기 제1 내측벽과 상기 제1 외측벽 사이에 배치되어, 상기 애노드 오프 가스가 유동하는 가스공급부를 포함하고,
상기 가스믹서에 유입되는 상기 애노드 오프 가스는, 상기 가스공급부를 거쳐 상기 메인유로로 유동하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 10,
The gas mixer,
a housing including a first inner wall forming the main flow path and a first outer wall formed outside the first inner wall; and
A gas supply unit disposed between the first inner wall and the first outer wall through which the anode-off gas flows;
The fuel cell system of claim 1 , wherein the anode off-gas flowing into the gas mixer flows into the main flow path via the gas supply unit.
상기 가스공급부는,
상기 제1 내측벽과 접하도록 배치되는 제2 내측벽;
상기 제2 내측벽의 외측에 형성되는 제2 외측벽; 및
상기 제2 내측벽과 상기 제2 외측벽 사이에 배치되고, 상기 애노드 오프 가스가 유동하는 서브유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 12,
The gas supply unit,
a second inner wall disposed to contact the first inner wall;
a second outer wall formed outside the second inner wall; and
and a sub-passage disposed between the second inner wall and the second outer wall and through which the anode-off gas flows.
상기 제2 내측벽은, 나선방향으로 이격되게 형성된 복수의 토출홀을 포함하고,
상기 유로유지부는, 상기 복수의 토출홀에 각각 대응하여, 나선방향으로 이격되게 형성된 복수의 유입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.According to claim 13,
The second inner wall includes a plurality of discharge holes formed spaced apart in a spiral direction,
The fuel cell system according to claim 1 , wherein the passage holding part includes a plurality of inlet holes formed to be spaced apart in a spiral direction, corresponding to the plurality of discharge holes, respectively.
상기 가스믹서와 상기 스택 사이에 배치되어 상기 개질가스에 포함된 수분을 제거하는 제1 수분제거장치; 및
상기 스택과 상기 밸브 사이에 배치되어 상기 애노드 오프 가스에 포함된 수분을 제거하는 제2 수분제거장치 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
According to claim 8,
a first moisture removal device disposed between the gas mixer and the stack to remove moisture contained in the reformed gas; and
and at least one of second moisture removal devices disposed between the stack and the valve to remove moisture contained in the anode off-gas.
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