KR20060022881A - 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 개질기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질기; 및 상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 포함하며, 상기 개질기는, 수소를 함유한 연료를 통과시키는 본체와, 상기 본체 내에 연속적으로 구획 배치되어 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부와, 상기 각각의 반응부에 상응하는 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 접촉 면적을 가지면서 상기 각각의 반응부에 대해 서로 다른 온도 범위의 열원을 제공하는 히팅부재를 포함한다.

연료전지, 스택, 개질기, 전기발생부, 관로, 원통, 본체, 반응부, 개질반응부, 일산화탄소저감부, 촉매, 히팅부재, 열선, 권회수, 권취, 접촉면적

Description

연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 개질기 {FUEL CELL SYSTEM AND REFORMER USED THERETO}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시한 스택 구조를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 개질기의 구조를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도 4는 도 3의 결합 단면 구성도이다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 대한 개질기 구조의 변형예를 개략적으로 도시한 개략도이다.

본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 개질기의 열전달 구조를 개선한 연료 전지 시스템에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.

이 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체 산화물형 연료전지, 고분자 전해질형 또는 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 및 전해질 등이 서로 다르다.

이들 중 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.

상기와 같은 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질기(Reformer), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 개질기는 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급한다. 따라서, 이 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택에서 이 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.

전술한 바 있는 개질기는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 장치이다.

종래에 따른 연료 전지 시스템의 개질기는 일례로서, 개질 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부와, 개질 반응부에 의해 발생되는 수소 가스 중의 일산화탄소 농도를 저감시키는 다수의 일산화탄소 저감부를 구비하고 있다. 이러한 개질 반응부와 일산화탄소 저감부는 각각의 반응에 요구되는 고유한 반응 온도 범위의 열 에너지를 필요로 한다. 이에 종래의 개질기는 상기 개질 반응부 및 일산화탄소 저감부로 서로 다른 온도 범위의 열 에너지를 제공하는 열원부를 구비하고 있다.

그런데, 종래에 따른 개질기는 위와 같은 개질 반응부와 일산화탄소 저감부를 분산 배치하고 있는 바, 각각의 개질 반응부와 일산화탄소 저감부에 대하여 서로 다른 온도 범위의 열 에너지를 제공하는 열원부를 별도로 설치해야 한다. 따라서 각각의 개질 반응부와 일산화탄소 저감부에 대한 열원부의 별개 구조로 인해 개질기의 구조가 복잡해지게 되어 전체적인 시스템의 크기를 컴팩트하게 구현하지 못하게 되는 문제점이 있다. 또한 개질기의 초기 기동 시간이 지연되어 전체적인 개질기의 열 효율 및 반응 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 간단한 구조로서 각 반응부에서 요구되는 서로 다른 온도 범위의 열 에너지를 제공할 수 있는 연료 전지 시스템의 개질기 및 이를 채용한 연료 전지 시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질 기는, 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부를 일체로 형성하는 본체; 및 상기 본체의 외주면에 접촉 설치되고, 상기 각각의 반응부에 상응하는 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 접촉 면적을 가지면서 상기 각각의 반응부에 대해 서로 다른 온도 범위의 열원을 제공하는 히팅부재를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 본체는 상기 연료를 통과시키는 관로 형태로 이루어지며, 그 내부에 상기 각각의 반응부가 연속적으로 구획 배치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 히팅부재는, 상기 본체의 외주면에 대하여 코일 형태로 감긴 열선을 포함하며, 상기 열선이 상기 각각의 반응부에 상응하는 상기 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 권회수로 감긴 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기는, 수소를 함유한 연료를 통과시키는 관로 형태로 이루어지며, 한 쪽 단부에 유입부를 형성하고 다른 쪽 단부에 유출부를 형성하는 본체; 상기 본체 내에 연속적으로 구획 배치되어 화학 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부; 및 상기 본체의 외주면에 접촉 설치되고, 상기 각각의 반응부에 상응하는 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 접촉 면적을 가지면서 상기 각각의 반응부에 대해 서로 다른 온도 범위의 열원을 제공하는 히팅부재를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 각각의 반응부 는, 상기 본체의 유입부 측에 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및 상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함할 수 있다.

대안으로서, 상기 각각의 반응부는, 상기 본체의 유입부 측에 배치되어 상기 연료를 기화시키는 기화부; 상기 기화부와 연속적으로 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및 상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 일산화탄소 저감부는, 상기 수소 가스의 수성 가스 전환(Water-Gas Shift: WGS) 촉매 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 제1 반응부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 일산화탄소 저감부는, 상기 수소 가스와 산소의 선택적 산화(Preferential CO Oxidation: PROX) 촉매 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 제2 반응부를 포함할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 각각의 반응부는 메쉬 형태의 배리어부재에 의하여 상기 본체의 내부에 구획 형성되고, 펠릿 형태의 촉매가 충전된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 각각의 반응부는 허니콤(honey comb) 타입의 촉매를 구비할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기에 있어서, 상기 히팅부재는, 상기 본체의 외주면에 대하여 코일 형태로 감긴 열선을 포함할 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기는, 상기 열선이 상기 각각의 반응부에 상응하는 상기 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 권회수로 감긴 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기는, 상기 본체가 열전도성을 갖는 써스, 알루미늄, 구리, 철로 이루어지는 군에서 선택되는 재질로 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 개질기는, 상기 본체를 감싸도록 설치되는 단열부를 더 포함한다. 이 경우 상기 단열부는, 내벽; 및 상기 내벽에 대하여 소정 간격으로 이격되면서 상기 내벽 전체를 감싸는 외벽을 포함하며, 상기 내벽과 외벽 사이의 공간이 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 단열부의 내, 외벽은 세라믹, 스테인레스 또는 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있다.

아울러 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질기; 및 상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 포함하며, 상기 개질기는, 수소를 함유한 연료를 통과시키는 본체와, 상기 본체 내에 연속적으로 구획 배치되어 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부와, 상기 각각의 반응부에 상응하는 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 접촉 면적을 가지면서 상기 각각의 반응부에 대해 서로 다른 온도 범위의 열원을 제공하는 히팅부재를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 본체는 관로 형태로 이루어지고, 한 쪽 단부에 유입부를 형성하고 다른 쪽 단부에 유출부를 형성할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 각각의 반응부는, 상기 본체의 유입부 측에 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및 상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함할 수 있다.

대안으로서, 상기 각각의 반응부는, 상기 본체의 유입부 측에 배치되어 상기 연료를 기화시키는 기화부; 상기 기화부와 연속적으로 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및 상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함할 수도 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 각각의 반응부는 메쉬 형태의 배리어부재에 의하여 상기 본체의 내부에 구획 형성되고, 펠릿 형태의 촉매가 충전된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 각각의 반응부는 허니콤 타입의 촉매를 구비할 수도 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 히팅부재는, 상기 본체의 외주면에 대하여 코일 형태로 감기면서 상기 외주면에 접촉 설치되는 열선을 포함할 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 열선이 상기 각각의 반응부에 상응하는 상기 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 권회수로 감긴 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 개질기는 상기 본체를 감싸도록 설치되는 단열부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원과, 상기 개질기 및 전기 발생부로 산소를 공급하는 산소 공급원을 포함한다. 이 때 상기 산소 공급원은 공기를 흡입하여 이 공기를 상기 개질기 및 전기 발생부로 공급하는 적어도 하나의 공기 펌프를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전기 발생부가 복수로 구비되며, 상기 복수의 전기 발생부에 의한 적층 구조의 스택을 형성할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시 한 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시한 스택 구조를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도면을 참고하면, 본 시스템(100)은 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용할 수 있다.

이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어 전기를 발생시키기 위한 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 액상 또는 기체 상태로 이루어진 수소 연료를 의미한다. 그러나 이하에서 설명하는 연료는 편의상 액상으로 이루어진 연료라 정의하고, 이 액상의 연료와 물을 혼합 연료라고 정의한다.

그리고 본 시스템(100)은 상기 연료에 함유된 수소와 반응하는 산소로서 별도의 저장수단에 저장된 순수한 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 그대로 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 후자의 예를 설명한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은, 기본적으로 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(11)를 구비한 스택(10)과, 전술한 바 있는 혼합 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 이 수소 가스를 전기 발생부(11)로 공급하는 개질기(30)와, 상기 혼합 연료를 개질기(30)로 공급하는 연료 공급원(50)과, 상기 전기 발생부(11)와 개질기(30)로 산소를 공급하는 산소 공급원(70)을 포함하여 구성된다.

상기 스택(10)은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)(12)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(Separator)(당업계에서는 '바이폴라 플레 이트'라고도 한다.)(16)를 배치하여 전기를 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(11)를 구비한다. 따라서 이 전기 발생부(11)가 복수로 구비되고, 이들 전기 발생부(11)가 밀착 배치됨으로써 본 실시예에서와 같은 적층 구조의 스택(10)을 형성한다.

여기서 막-전극 어셈블리(12)는 일면에 애노드 전극을 형성하고, 다른 일면에 캐소드 전극을 형성하여, 수소와 산소를 산화/환원 반응시키는 기능을 하게 된다. 그리고 세퍼레이터(16)는 개질기(30)로부터 공급되는 수소 가스와, 산소 공급원(70)으로부터 공급되는 공기를 막-전극 어셈블리(12)로 공급하는 기능 외에, 막-전극 어셈블리(12)의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능도 하게 된다.

본 발명에 적용되는 상기 개질기(30)는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 상기 혼합 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 구조를 갖는다.

위와 같은 개질기(30)로 연료를 공급하는 연료 공급원(50)은 액상의 연료를 저장하는 제1 탱크(51)와, 물을 저장하는 제2 탱크(53)와, 제1,2 탱크(51, 53)에 연결 설치되어 각각의 탱크(51, 53)로부터 상기 액상의 연료와 물을 배출시키는 연료 펌프(55)를 포함하고 있다.

그리고 산소 공급원(70)은 소정의 펌핑력으로 공기를 흡입하여 이 공기를 상기 스택(10)의 전기 발생부(11)와 개질기(30)로 각각 공급하는 적어도 하나의 공기 펌프(71)를 포함하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)의 작용시 개질기(30)로부터 발생되는 수소 가스와, 공기 펌프(71)로부터 흡입되는 공기 중의 산소를 세퍼레이터(16)를 통해 스택(10)의 전기 발생부(11)로 공급하게 되면, 상기 전기 발생부(11)에서는 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기와 물 그리고 열을 발생시킨다.

본 발명에 있어 상기 개질기(30)를 구성하는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 개질기의 구조를 나타내 보인 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 결합 단면 구성도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 의한 개질기(30)는 소정의 내부 공간을 갖는 관로 형태의 본체(31)와, 상기 본체(31)의 내부에 연속적으로 구획 형성되어 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 상기 혼합 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부(35)와, 상기 본체(31)의 외주면에 접촉 설치되어 각각의 반응부(35)에 상기 열 에너지를 제공하는 히팅부재(37)를 포함한다.

상기 본체(31)는 전술한 바 있는 각각의 반응부(35)를 일체로 형성하기 위한 것으로, 실질적으로 양단이 개방된 원통형 구조로 이루어진다. 이러한 본체(31)는 한 쪽 단부에 유입부(32)를 형성하고, 다른 쪽 단부에 유출부(33)를 형성하고 있다. 이 때 상기 본체(31)는 열전도성을 갖는 써스, 알루미늄, 구리, 철 등으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 유입부(32)와 연료 공급원(50)의 제1,2 탱크(51, 53)는 파이프 형태의 제1 공급라인(91)에 의해 연결 설치될 수 있다.

상기 각각의 반응부(35)는 상기 혼합 연료의 수증기 개질(Steam reaforming: SR) 촉매 반응을 통해 이 혼합 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부(42)와, 상기 수소 가스 에 함유된 일산화탄소의 농도를 실질적으로 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부(45)를 구비한다.

여기서 상기 각각의 반응부(35)는 본체(31)의 내부에 소정 간격으로 이격 설치되는 다수의 배리어부재(36)에 의해 구획 형성될 수 있다. 이 배리어부재(36)는 다수의 기공(36a)을 갖는 메쉬 타입으로 이루어지는 바, 본체(31)의 내부 공간에 대하여 개질 반응부(42) 및 일산화탄소 저감부(45)를 실질적으로 구획하는 기능을 하면서 각각의 반응부(35)에서 발생되는 반응 가스를 상기한 기공(36a)을 통해 본체(31)의 유출부(33) 쪽으로 통과시키는 기능도 하게 된다. 이 때 상기한 유출부(33)를 통해서는 상기 일산화탄소 저감부(45)에 의해 일산화탄소의 농도가 저감된 수소 가스가 배출된다.

상기 개질 반응부(42)는 본체(31) 내부의 유입부(32) 측에 배치되어 연료 공급원(50)으로부터 공급되는 혼합 연료를 기화시키고, 수증기 개질 촉매 반응을 통해 상기 기화된 혼합 연료로부터 수소 가스를 발생시키기 위한 것이다. 개질 반응부(42)는 상기 혼합 연료의 수증기 개질 반응을 촉진시키는 통상적인 촉매(42a)를 구비하고 있다. 이러한 촉매(42a)는 펠릿(pellet) 형태로 이루어져 배리어부재(36)에 의해 구획된 본체(31)의 내부 공간에 충전 배치된다. 이 때 상기한 개질 반응부(42)의 촉매(42a)에 의한 개질 반응은 흡열 반응이며, 그 운전 온도는 대략 300∼600℃이다.

그리고 상기 일산화탄소 저감부(45)는 상기 개질 반응부(42)로부터 발생되는 수소 가스의 수성가스 전환(Water-Gas Shift: WGS) 촉매 반응을 통해 상기 수소 가스 중에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 제1 반응부(43)와, 상기 제1 반응부(43)에 의해 일산화탄소의 농도가 1차적으로 저감된 상기 수소 가스와 산소의 선택적 산화(Preferential CO Oxidation: PROX) 촉매 반응을 통해 상기 수소 가스 중에 함유된 일산화탄소의 농도를 2차적으로 저감시키는 제2 반응부(44)를 구비하고 있다.

제1 반응부(43)는 본체(31)의 내부에 대하여 개질 반응부(42)와 연속적으로 배치되고, 상기 수소 가스의 수성가스 전환 반응을 촉진시키는 통상적인 촉매(43a)를 구비하고 있다. 이러한 촉매(43a)는 펠릿(pellet) 형태로 이루어져 배리어부재(36)에 의해 구획된 본체(31)의 내부 공간에 충전 배치된다. 이 때 상기한 제1 반응부(43)의 촉매(43a)에 의한 수성가스 전환 반응은 발열 반응이며, 그 운전 온도는 대략 200∼300℃이다.

제2 반응부(44)는 본체(31)의 내부에 대하여 제1 반응부(43)와 연속적으로 배치되고, 제1 반응부(43)를 통해 일산화탄소의 농도가 1차적으로 저감된 상기 수소 가스와 산소의 선택적 산화 반응을 촉진시키는 통상적인 촉매(44a)를 구비하고 있다. 이러한 촉매(44a)는 펠릿(pellet) 형태로 이루어져 배리어부재(36)에 의해 구획된 본체(31)의 내부 공간에 충전 배치된다. 이 때 상기한 제2 반응부(44)의 촉매(44a)에 의한 선택적 산화 반응은 발열 반응이며, 그 운전 온도는 대략 150∼200℃이다.

그리고 상기 제2 반응부(44)는 전술한 바 있는 산소를 공급받기 위해 도 1에 가상선으로 도시한 파이프 형태의 제2 공급라인(92)을 통해 산소 공급원(70)의 공기 펌프(71)와 연결 설치될 수 있다.

대안으로서, 본 실시예에 의한 도면에서는 단일의 제2 반응부(44)를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 둘 이상의 제2 반응부(44)를 구비할 수도 있다.

이와 같이 구성되는 각각의 반응부(35)에 대하여 반응에 필요한 열 에너지를 제공하는 본 실시예에 의한 히팅부재(37)는 본체(31)의 외주면에 접촉 설치되고, 소정의 전원을 인가받아 열원을 발생시키는 열선(38)을 포함하고 있다.

이러한 열선(38)은 본체(31)의 외주면에 대하여 코일 형태로 감긴 구조를 이루고 있으며, 각각의 반응부(35)에 상응하는 본체(31)의 외주면에 대해 서로 다른 권회수를 가지며 설치된다. 이하에서 개질 반응부(42)의 영역에 상응하는 본체(31)의 외주면을 제1 구역(a), 제1 반응부(43)의 영역에 상응하는 본체(31)의 외주면을 제2 구역(b), 제2 반응부(44)의 영역에 상응하는 본체(31)의 외주면을 제3 구역(c)으로 정의한다.

구체적으로, 상기 열선(38)은 제1 구역(a)에 대한 권회수가 제2 구역(b)에 대한 권회수 보다 많게 설치되고, 제2 구역(b)에 대한 권회수가 제3 구역(c)에 대한 권회수 보다 많게 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 열선(38)은 제1 구역(a)에 대해 그 권취 간격을 제2 구역(b)에서의 권취 간격 보다 좁게 형성하고, 제2 구역(b)에 대해 그 권취 간격을 제3 구역(c)에서의 권취 간격 보다 좁게 형성한다. 이는 상술한 바와 같이 개질 반응부(42)에서의 운전 온도가 300∼600℃이고, 제1 반응부(43)에서의 운전 온도가 200∼300℃이며, 제2 반응부(44)에서의 운전 온도가 150∼200℃이므로, 상기 각각의 반응부(35)에 상응하는 본체(31)의 외주면과 열선(38)과의 접촉 면적을 서로 다르게 하여 상기 각각의 반응부(35)에서 요구되는 서로 다른 온도의 열 에너지를 제공하기 위함이다.

다시 말하면, 개질 반응부(42)에서는 각각의 반응부(35) 중에서 가장 높은 온도의 열원이 요구되는 바, 제1 구역(a)에서는 열선(38)의 권취 정도를 조밀하게 하여 열선(38)에 의한 열전단율을 크게 한다. 제1 반응부(43)에서는 개질 반응부(42) 보다 낮은 온도의 열원이 요구되는 바, 제2 구역(b)에서는 열선(38)의 조밀도를 제1 구역(a)에서의 조밀도 보다 작게 한다. 그리고 제2 반응부(44)에서는 제1 반응부(43) 보다 낮은 온도의 열원이 요구되는 바, 제3 구역(c)에서는 열선(38)의 조밀도를 제2 구역(b)의 조밀도 보다 작게 한다.

따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 각각의 반응부(35)에 상응하는 본체(31)의 외주면에 대하여 상기한 열선(38)이 서로 다른 접촉 면적을 갖도록 설치되므로, 각각의 반응부(35)에서 요구하는 서로 다른 온도의 열 에너지를 동시에 제공할 수 있다.

본 발명의 도면에서 미설명된 참조 부호 93은 본체(31)의 유출부(33)와 스택(10)을 연결하는 파이프 형태의 제3 공급라인(93)을 나타내고, 참조 부호 94는 산소 공급원(70)의 공기 펌프(71)와 스택(10)을 연결하는 제4 공급라인(94)을 나타내고 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 개질기(30)의 작용시 열선(38)으로부터 발생하는 열 에너지가 본체(31)로 완전히 전달되지 못하고 개질기(30)의 외부로 방출될 수 있다. 이로 인해 개질기(30)는 각각의 반응부(35)에서의 온도 불균형이 발생함으로써 반응 효율 및 열효율이 저하될 수 있다.

이에 본 발명의 실시예에 따른 개질기(30)는, 열선(38)으로부터 발생하는 열 에너지가 외부로 방출되지 않게 단열시키는 단열부(39)를 구비하고 있다.

본 실시예에 의한 상기 단열부(39)는 열선(38)을 포함한 본체(31) 전체를 감싸는 원통 형상으로 이루어지며, 상기 본체(31)를 감싸는 내벽(39a)과, 상기 내벽(39a)과 소정 간격 이격되도록 그 내벽(39a)을 지지하면서 상기 내벽(39a) 전체를 감싸는 외벽(39b)을 포함하여 구성된다. 이 때 상기한 내벽(39a)과 외벽(39b) 사이의 공간은 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 내벽(39a)과 외벽(39b)은 상대적으로 열전도도가 작은 단열 소재 예컨대, 써스, 지르코늄, 스테인레스, 알루미늄 등과 같은 금속 단열 소재 또는 세라믹과 같은 비금속 단열 소재로 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본체(31)의 외주면에 감긴 열선(38)에 전원을 인가한다. 그러면 상기한 열선(38)은 전원을 인가받아 소정 온도의 열 에너지를 발생시킨다. 이 때 상기 열선(38)이 각각의 반응부(35)에 상응하는 본체(31)의 외주면에 대해 서로 다른 권회수로 감긴 구조로 이루어져 있기 때문에, 개질 반응부(42)에 대해서는 대략 300∼600℃의 운전 온도를 유지시키고, 제1 반응부(43)에 대해서는 대략 200∼300℃의 운전 온도를 유지시키며, 제2 반응부(44)에 대해서는 대략 150∼200℃의 운전 온도를 유지시킨다.

이러한 상태에서 연료 펌프(55)를 가동시켜 제1 탱크(51)에 저장된 액상의 연료와, 제2 탱크(53)에 저장된 물을 제1 공급라인(91)을 통해 본체(31)의 내부 공간으로 공급한다. 그러면 개질 반응부(42)에서는 열선(38)으로부터 제공되는 열 에너지를 흡열하여 200∼300℃의 고유한 운전 온도를 유지함에 따라, 상기한 열 에너지에 의하여 액상의 연료와 물의 혼합 연료를 기화시키고, 촉매(42a)에 의한 수증기 개질 반응을 통해 상기 기화된 혼합 연료의 분해 반응이 진행되어 이산화탄소와 수소를 함유하고 있는 수소 가스를 발생시킨다. 이 때 상기 개질 반응부(42)에서는 수증기 개질 촉매 반응에 의한 부(副) 생성물로서의 일산화탄소가 함유된 수소 가스를 생성하게 된다.

이어서, 상기 수소 가스를 배리어부재(36)의 기공(36a)을 통해 제1 반응부(43)로 공급한다. 그러면 제1 반응부(43)에서는 촉매(43a)에 의한 수성가스 전환 반응을 통해 상기 수소 가스로부터 추가의 수소를 발생시키고, 이 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 1차적으로 저감시킨다. 이 때 상기 제1 반응부(43)는 전술한 바 있는 열선(38)으로부터 제공되는 열 에너지를 전달받아 200∼300℃의 고유한 운전 온도를 유지함으로써 상기한 수성가스 전환 촉매 반응을 일으킬 수 있다.

다음, 상기 수소가스를 배리어부재(36)의 기공(36)을 통해 제2 반응부(44)로 공급하고, 이와 동시에 공기 펌프(71)를 가동시켜 공기를 제2 공급라인(92)을 통해 제2 반응부(44)로 공급한다. 그러면 제2 반응부(44)에서는 촉매(44a)에 의한 상기 수소 가스와 공기의 선택적 산화 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 2차적으로 저감시킨다. 이 때 상기 제2 반응부(44)는 전술한 바 있는 열선(38)으로부터 제공되는 열 에너지를 전달받아 150∼200℃의 고유한 운전 온도를 유지함으로써 상기한 선택적 산화 촉매 반응을 일으킬 수 있다.

이러는 과정을 거치는 동안, 열선(38)으로부터 발생하는 열 에너지가 본 실시예에 의한 단열부(39)에 의해 차단되어 외부로 방출되지 않게 된다. 즉, 열선(38)으로부터 발생하는 열 에너지를 각각의 반응부(35)로 전달하는 과정에서 상기한 열 에너지를 단열부(39)의 내벽(39a)을 통해 1차적으로 단열시키고, 내벽(39a)과 외벽(39b) 사이의 진공 공간 및 외벽(39b)을 통해 2차적으로 단열시키게 된다. 따라서 단열부(39)를 통해 열선(38)으로부터 발생하는 열 에너지의 손실을 막을 수 있으므로, 개질기(30) 전체의 반응 효율 및 열효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기와 같이 제2 반응부(44)를 통해 일산화탄소의 농도가 저감된 수소 가스는 본체(31)의 유출부(33)를 통해 배출되게 된다.

이어서, 상기 수소 가스를 제3 공급라인(93)를 통해 스택(10)의 전기 발생부(11)로 공급한다. 이와 동시에, 공기 펌프(71)를 가동시켜 공기를 제4 공급라인(94)을 통해 상기 전기 발생부(11)로 공급한다.

그러면 상기 수소 가스는 전기 발생부(11)의 세퍼레이터(16)를 통해 전극-전해질 합성체(12)의 애노드 전극으로 공급된다. 그리고 공기는 상기 세퍼레이터(16)를 통해 전극-전해질 합성체(12)의 캐소드 전극으로 공급된다.

따라서 애노드 전극에서는 산화 반응을 통해 수소 가스를 전자와 프로톤(수 소이온)으로 분해한다. 그리고 프로톤이 전해질막을 통하여 캐소드 전극으로 이동하고, 전자는 전해질막을 통하여 이동되지 못하고 세퍼레이터(16)를 통해 이웃하는 전극-전해질 합성체(12)의 캐소드 전극으로 이동하게 되는데 이 때 전자의 흐름으로 전류를 발생시키고, 부수적으로 열과 물을 발생시킨다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 대한 개질기 구조의 변형예를 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 5a는 첫번째 변형예로서, 이 경우는 전술한 실시예의 구조를 기본으로 하면서 각각의 반응부(35A) 즉, 개질 반응부(42), 제1 반응부(43) 및 제2 반응부(44)에 구비되는 촉매(42b, 43b, 44b)를 허니콤(honey comb) 타입으로 형성하고 있는 개질기(30A)를 구성한다.

이러한 촉매(42b, 43b, 44b)는 본체(31A)의 내부 공간에 연속적으로 배치되고, 다수의 평행한 관통 구멍(42c, 43c, 44c) 즉, 셀을 가진 세라믹 담체 또는 금속 담체의 셀 내부 표면에 촉매 물질을 담지시킨 구조로 이루어진다. 이 때 상기 관통 구멍(42c, 43c, 44c)은 수소를 함유한 연료를 통과시키는 통로로서, 이 통로의 내표면에 반응부(35A) 각각의 고유 반응에 필요한 촉매 물질을 형성하고, 각각의 반응부(35A)에 대하여 서로 연통하도록 형성되고 있다.

본 변형예에 의한 개질기(30A)의 나머지 구성은 전기 실시예의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

도 5b는 두번째 변형예로서, 이 경우는 전술한 실시예 또는 첫번째 변형예의 구조를 기본으로 하면서 본체(31B)의 내부 공간에 대하여 연속적으로 배치되는 개 질 반응부(62) 및 적어도 둘 이상의 제2 반응부(64)를 구비하고 있는 개질기(30B)를 구성한다. 본 변형예에서 상기한 제2 반응부(64)는 개질 반응부(62)로부터 발생되는 수소 가스와 산소의 선택적 산화 촉매 반응을 통해 이 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키기 위한 것이다. 여기서 본 변형예에 의하면 상기 제2 반응부(64)가 도면에 도시한 바와 같이 2의 개소로 구비되고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이상의 개소로 구비될 수 있다.

본 변형예에 의한 개질기(30B)의 나머지 구성은 전기 실시예 및 첫번째 변형예의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

도 5c는 세번째 변형예로서, 이 경우는 전술한 실시예의 구조를 기본으로 하면서 본체(31C) 내부의 유입부(32C) 측에 기화부(71)를 배치하여 이 유입부(32C)를 통해 유입되는 혼합 연료를 기화시킬 수 있는 개질기(30C)를 구성할 수 있다. 이 때 전술한 실시예에서와 같은 개질 반응부(72), 제1 반응부(73) 및 제2 반응부(74)는 기화부(71)에 대해 순차적으로 연속 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 기화부(71)는 열선(38A)으로부터 대략 700℃ 정도의 열 에너지를 전달받아 상기 혼합 연료를 기화시킨 상태에서 상기 기화된 혼합 연료를 개질 반응부(72)로 공급할 수 있는 구조를 갖는다. 이 때 상기 열선(38A)은 기화부(71)에 상응하는 본체(31C)의 외주면에 대하여 접촉 면적이 가장 크고, 상기한 접촉 면적이 개질 반응부(72), 제1 반응부(73) 및 제2 반응부(74)로 갈수록 점차 작아지도록 설치되는 것이 바람직하다.

본 변형예에 의한 개질기(30C)의 나머지 구성은 전기 실시예의 구성과 동일 하므로 자세한 설명은 생략한다.

도 5d는 네번째 변형예로서, 이 경우는 전술한 두번째 변형예 및 세번째 변형예의 구조를 기본으로 하면서 본체(31D)의 내부 공간에 대하여 연속적으로 배치되는 기화부(81), 개질 반응부(82) 및 적어도 둘 이상의 제2 반응부(84)를 구비하고 있는 개질기(30D)를 구성한다.

본 변형예에 의한 개질기(30D)의 나머지 구성은 두번째 변형예 및 세번째 변형예의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 의하면, 개질기의 각 반응부를 일체로 형성하고, 각 반응부와 히팅부재의 접촉 면적을 조절하여 각 반응부에서 요구되는 서로 다른 온도 범위의 열 에너지를 제공할 수 있는 구조를 가지므로, 결과적으로 개질기의 구조를 단순화시켜 전체적인 시스템의 크기를 컴팩트 하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 의하면, 이와 같은 개질기의 열 전달 구조에 의해 개질기의 초기 기동 시간을 단축할 수 있다. 따라서 전체적인 시스템의 열 효율 및 반응 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

1. 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부를 일체로 형성하는 본체; 및

   상기 본체의 외주면에 접촉 설치되고, 상기 각각의 반응부에 상응하는 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 접촉 면적을 가지면서 상기 각각의 반응부에 대해 서로 다른 온도 범위의 열원을 제공하는 히팅부재

   를 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 본체는 상기 연료를 통과시키는 관로 형태로 이루어지며, 그 내부에 상기 각각의 반응부가 연속적으로 구획 배치되는 연료 전지 시스템의 개질기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 히팅부재는,

   상기 본체의 외주면에 대하여 코일 형태로 감긴 열선을 포함하며, 상기 열선이 상기 각각의 반응부에 상응하는 상기 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 권회수로 감긴 구조로 이루어지는 연료 전지 시스템의 개질기.
4. 수소를 함유한 연료를 통과시키는 관로 형태로 이루어지며, 한 쪽 단부에 유 입부를 형성하고 다른 쪽 단부에 유출부를 형성하는 본체;

   상기 본체 내에 연속적으로 구획 배치되어 화학 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부; 및

   상기 본체의 외주면에 접촉 설치되고, 상기 각각의 반응부에 상응하는 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 접촉 면적을 가지면서 상기 각각의 반응부에 대해 서로 다른 온도 범위의 열원을 제공하는 히팅부재

   를 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 각각의 반응부는,

   상기 본체의 유입부 측에 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및

   상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 각각의 반응부는,

   상기 본체의 유입부 측에 배치되어 상기 연료를 기화시키는 기화부;

   상기 기화부와 연속적으로 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및

   상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 일산화탄소 저감부는,

   상기 수소 가스의 수성 가스 전환(Water-Gas Shift: WGS) 촉매 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 제1 반응부를 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 일산화탄소 저감부는,

   상기 수소 가스와 산소의 선택적 산화(Preferential CO Oxidation: PROX) 촉매 반응을 통해 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 제2 반응부를 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 각각의 반응부는 메쉬 형태의 배리어부재에 의하여 상기 본체의 내부에 구획 형성되고, 펠릿 형태의 촉매가 충전된 구조로 이루어지는 연료 전지 시스템의 개질기.
10. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

    상기 각각의 반응부는 허니콤(honey comb) 타입의 촉매를 구비하는 연료 전지 시스템의 개질기.
11. 제 4 항에 있어서,

    상기 히팅부재는,

    상기 본체의 외주면에 대하여 코일 형태로 감긴 열선을 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 열선이 상기 각각의 반응부에 상응하는 상기 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 권회수로 감긴 구조로 이루어지는 연료 전지 시스템의 개질기.
13. 제 4 항에 있어서,

    상기 본체가 열전도성을 갖는 써스, 알루미늄, 구리, 철로 이루어지는 군에서 선택되는 재질로 형성되는 연료 전지 시스템의 개질기.
14. 제 4 항에 있어서,

    상기 본체를 감싸도록 설치되는 단열부를 포함하는 연료 전지 시스템의 개질기.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 단열부는,

    내벽; 및

    상기 내벽에 대하여 소정 간격으로 이격되면서 상기 내벽 전체를 감싸는 외벽

    을 포함하며,

    상기 내벽과 외벽 사이의 공간이 진공 상태를 유지하는 연료 전지 시스템의 개질기.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 내, 외벽이 세라믹, 스테인레스 또는 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 재질로 형성되는 연료 전지 시스템의 개질기.
17. 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질기; 및

    상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부

    를 포함하며,

    상기 개질기는,

    수소를 함유한 연료를 통과시키는 본체와, 상기 본체 내에 연속적으로 구획 배치되어 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 복수의 반응부와, 상기 각각의 반응부에 상응하는 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 접촉 면적을 가지면서 상기 각각의 반응부에 대해 서로 다른 온도 범위의 열원을 제공하는 히팅부재를 포함하는 연료 전지 시스템.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 본체는 관로 형태로 이루어지고, 한 쪽 단부에 유입부를 형성하고 다른 쪽 단부에 유출부를 형성하는 연료 전지 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 각각의 반응부는,

    상기 본체의 유입부 측에 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및

    상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함하는 연료 전지 시스템.
20. 제 18 항에 있어서,

    상기 각각의 반응부는,

    상기 본체의 유입부 측에 배치되어 상기 연료를 기화시키는 기화부;

    상기 기화부와 연속적으로 배치되어 개질 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질 반응부; 및

    상기 개질 반응부와 연속적으로 배치되어 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 적어도 하나의 일산화탄소 저감부를 포함하는 연료 전지 시스템.
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

    상기 각각의 반응부는 메쉬 형태의 배리어부재에 의하여 상기 본체의 내부에 구획 형성되고, 펠릿 형태의 촉매가 충전된 구조로 이루어지는 연료 전지 시스템.
22. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

    상기 각각의 반응부는 허니콤 타입의 촉매를 구비하는 연료 전지 시스템.
23. 제 17 항에 있어서,

    상기 히팅부재는,

    상기 본체의 외주면에 대하여 코일 형태로 감기면서 상기 외주면에 접촉 설치되는 열선을 포함하는 연료 전지 시스템.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 열선이 상기 각각의 반응부에 상응하는 상기 본체의 외주면에 대하여 서로 다른 권회수로 감긴 구조로 이루어지는 연료 전지 시스템.
25. 제 17 항에 있어서,

    상기 개질기는 상기 본체를 감싸도록 설치되는 단열부를 포함하는 연료 전지 시스템.
26. 제 17 항에 있어서,

    상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원과, 상기 개질기 및 전기 발생부로 산소를 공급하는 산소 공급원을 포함하는 연료 전지 시스템.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 산소 공급원은 공기를 흡입하여 이 공기를 상기 개질기 및 전기 발생부로 공급하는 적어도 하나의 공기 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
28. 제 17 항에 있어서,

    상기 전기 발생부가 복수로 구비되며, 상기 복수의 전기 발생부에 의한 적층 구조의 스택을 형성하는 연료 전지 시스템.

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