KR20060112276A - Micro reforming apparatus for fuel cell - Google Patents

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KR20060112276A
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Abstract

A small-sized reformer for a fuel cell is provided to integrally mount a platinum membrane and a palladium membrane into a casing member. Pores(32) with the micro unit are formed to the inside of a porous reforming member(30). A gas reforming catalyst(34) with single matter or mixture matter is coated on the surface of pores. When the heated methanol gas is passed through the pores as the natural vapor type, the catalyst reaction is maximized as compared with the existing reforming member because the surface area of the catalyst reaction is increased as compared with the existing current path structure. The output density according to the hydrogen reforming is enhanced.

Description

연료 전지용 초소형 개질기{Micro Reforming Apparatus for Fuel Cell}Micro Reforming Apparatus for Fuel Cell

도 1은 종래의 발전부와 개질기의 연료 전지를 도시한 것으로서,1 shows a fuel cell of a conventional power generation unit and a reformer,

(a)는 발전부와 개질기를 도시한 사시도(a) is a perspective view showing a power generation unit and a reformer

(b)는 개질기를 도시한 요부 사시도.(b) is a perspective view of main parts showing a reformer.

도 2는 본 발명에 따른 연료 전지용 초소형 개질기를 도시한 부분 절개 사시도.Figure 2 is a partially cut perspective view showing a micro reformer for a fuel cell according to the present invention.

도 3은 도 2의 구조도.3 is a structural diagram of FIG. 2;

도 4는 본 발명인 연료 전지용 초소형 개질기의 다른 실시예를 도시한 구조도.Figure 4 is a structural diagram showing another embodiment of a micro reformer for a fuel cell of the present invention.

도 5은 본 발명인 연료 전지용 초소형 개질기의 또 다른 실시예를 도시한 구조도.Figure 5 is a structural diagram showing another embodiment of the ultra-compact reformer for a fuel cell of the present invention.

도 6은 도 4의 개질기를 이중으로 구성한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 구조도.6 is a structural diagram showing another embodiment of the present invention in which the reformer of FIG.

도 7는 본 발명인 연료 전지용 초소형 개질기에서 다공질 개질수단의 기공형성단계를 도시한 모식도. Figure 7 is a schematic diagram showing the pore forming step of the porous reforming means in the micro-modifier for the fuel cell of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1.... 초소형 개질기 10.... 케이싱부재1 .... Subminiature reformer 10 .... Casing member

12.... 연료 공급구 14.... 가열수단12 .... fuel supply 14 .... heating means

30.... 다공질 개질수단 32.... 개질수단의 내부 기공30 .... Porous reforming means 32 .... Internal pores of the reforming means

34.... 가스개질용 촉매 50.... 일산화탄소(CO) 제거 촉매수단34 .. Gas reforming catalyst 50 .... Carbon monoxide (CO) removal catalyst means

70.... 수소선택 투과수단70 .... Hydrogen Selection Permeation

본 발명은 연료 전지 특히, 고분자 전해질형(PEMFC) 연료 전지에 수소가스를 공급해주는 개질기(Reforming Apparatus)에 관한 것이며, 보다 상세히는 고순도의 수소를 정제시키어 연료 전지(발전부)에 공급하는 것을 가능하게 함으로써 전체적인 연료 전지의 효율성을 향상시키는 동시에, 특히 촉매의 피독원인이 되는 일산화탄소(이하, 'CO' 라함)를 효과적으로 제거하는 한편, 개질부와 CO 제거부 및 수소선택투과부분을 일체형으로 제작하기 때문에, 개질기의 구조를 간소화시킬 수 있어 소형 휴대용 기기에 탑재가 용이한 연료 전지용 초소형 개질기에 관한 것이다.The present invention relates to a reforming apparatus for supplying hydrogen gas to a fuel cell, in particular, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) fuel cell, and more specifically, to purify high purity hydrogen and supply it to a fuel cell (power generation unit). This improves the efficiency of the overall fuel cell and at the same time effectively removes carbon monoxide (hereinafter referred to as 'CO'), which is the poisoning cause of the catalyst. Therefore, the present invention relates to a fuel cell ultra-compact reformer that can simplify the structure of the reformer and can be easily mounted in a small portable device.

현대 에너지 고갈문제와 환경문제가 대두되면서 에너지 효율이 높고, 환경오염이 적은 연료 전지(Fuel Cell)에 대한 개발이 집중적으로 이루어 지고 있는데, 이와 같은 연료 전지는 수소 등의 연료를 직접 산화시켜 전기를 발생시키기 때문에 운전과정에서 소음이 매우 낮으며 오염물이 거의 발생되지 않는 환경친화적인 이점을 제공한다.With the depletion of modern energy and environmental problems, the development of fuel cells with high energy efficiency and low environmental pollution has been intensively developed. Such fuel cells can directly oxidize fuel such as hydrogen to generate electricity. It generates an environmentally friendly advantage that the noise is very low during operation and little contaminants are generated.

또한, 연료 전지는 연료(수소)의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 능력을 갖는 전지(Cell)로 정의되며, 종래의 전지와는 다르게 외부에서 연료와 공기를 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 점에서 차이가 있다.In addition, a fuel cell is defined as a cell (cell) having the capability of producing direct current by converting chemical energy of fuel (hydrogen) directly into electrical energy. Unlike conventional cells, fuel cells continuously supply fuel and air from outside. There is a difference in producing electricity.

즉, 연료 전지의 기본 개념은 수소와 산소의 반응에 의하여 생성되는 전자의 이용인데, 예를 들어 수소는 아노드(Anode)를 통과하고 산소는 캐소드(Cathode)를 통과하고, 이때 수소는 전기 화학적으로 산소와 반응하여 물을 생성하면서 전극에 전류를 발생시킨다. In other words, the basic concept of a fuel cell is the use of electrons generated by the reaction of hydrogen and oxygen, for example, hydrogen passes through the anode and oxygen passes through the cathode, where hydrogen is electrochemically Reacts with oxygen to generate water while generating current at the electrode.

한편, 전자가 전해질(막)을 통과하면서 직류 전력이 발생되기 때문에, 부가적으로 열이 생산되고, 직류 전류는 직류 전동기의 동력으로 사용되거나 인버터에 의해 교류 전류로 바꾸어 사용되며, 연료 전지에서 발생된 열은 개질을 위한 증기를 발생시키거나 냉난방용의 열로도 사용될 수 있어 기존의 리튬 이온 전지에 비하여 열의 재활용 측면에서도 유용하다.On the other hand, since the direct current is generated while electrons pass through the electrolyte (membrane), heat is additionally produced, and the direct current is used as the power of the direct current motor or converted into the alternating current by the inverter, and is generated in the fuel cell. The heat can be used to generate steam for reforming or heat for cooling and heating, which is also useful in terms of heat recycling compared to conventional lithium ion batteries.

그리고, 연료 전지의 연료는 순수 수소나, 메탄올 등과 같은 탄화수소를 이용하여 개질이라는 과정을 통하여 발생되는 수소를 이용하는데, 이와 같은 개질에 사용되는 기기가 본 발명에 관련된 개질기(reforming Apparatus)이다.In addition, the fuel of the fuel cell uses hydrogen generated through a reforming process using pure hydrogen, hydrocarbons such as methanol, and the like. An apparatus used for such reforming is a reforming apparatus according to the present invention.

또한, 연료 전지에 공급되는 산소는 순수산소일수록 연료 전지의 효율을 높이는 것을 가능하게 하지만, 실제 산소저장에 따른 여러 문제를 수반하기 때문에, 산소가 많이 포함된 공기를 직접 이용하며, 이와 같은 연료 전지의 반응은 아래와 같다.In addition, the oxygen supplied to the fuel cell makes it possible to increase the efficiency of the fuel cell as it is pure oxygen, but since it involves various problems due to the actual oxygen storage, the oxygen-rich air is directly used. The reaction of

아노드(Anode): H2 --> 2H+ + 2e- ,Anode: H 2- > 2H + + 2e-,

캐소드(Cathode) : O2 + 2H+ + 2e- --> H2O Cathode: O 2 + 2H + + 2e--> H 2 O

전해질(Overall) : H2 + O2 --> H2O + 전류 + 열 Overall: H 2 + O 2- > H 2 O + Current + Heat

이때, 전극 즉, 아노드와 캐소드사이에 개재되는 전자 이동 매개물인 전해질(막)은 하나의 전극에서 다른 전극으로 수소이온이 이동하는 것을 가능하게 하는 역할을 하는데, 이와 같은 전해질(막)은 이온전달의 저항을 최소화 해주기 위하여 양 전극(아노드/캐소드)이 서로 접촉되지 않는 범위내에서 가능한 얇게 제공되는 것이 가장 바람직하다.At this time, the electrolyte (electrode), which is an electron transfer medium interposed between the anode and the cathode, serves to enable the transfer of hydrogen ions from one electrode to the other electrode. Most preferably, both electrodes (anode / cathode) are provided as thin as possible in order not to contact each other in order to minimize the resistance of the transmission.

한편, 지금까지 설명한 연료 전지는 다음의 표 1,2에서와 같이 여러 형태로 구분될 수 있는데, 기본적으로 그 작동원리에는 큰 차이가 없고, 단지 연료의 종류, 운전 온도, 촉매와 전해질 등에서 따라서 차이가 있다.Meanwhile, the fuel cells described so far can be classified into various forms as shown in Tables 1 and 2 below. Basically, the operating principle of the fuel cells is not significantly different, and only differences in fuel type, operating temperature, catalyst and electrolyte, etc. There is.

이때, 다음의 표 1,2 에서 기재된 여러 형태의 연료 전지들은 인산형 연료 전지 (Phosphoric Acid Fuel Cell)(PAFC), 알칼리형 연료 전지(Alkaline Fuel Cell )(AFC), 고분자 전해질형 연료 전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell )(PEMFC), 용융탄산염형 연료 전지(Molten Carbonate Fuel Cell)(MCFC), 고체산화물형 연료 전지(Solid Oxide Fuel Cell)(SOFC) 및, 직접메탄올 연료 전지(Direct methanol Fuel Cell) (DMFC) 등으로 구분될 수 있고, 이하에서 연료전지를 형태별 로 구분 기재할 때에는 영문약자로 표기한다.At this time, the various types of fuel cells described in Tables 1 and 2 below are Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC), Alkaline Fuel Cell (AFC), and Polymer Electrolyte Fuel Cell (Proton). Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), and Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) and the like, and when describing the fuel cells by type in the following abbreviated.

전해질과 촉매 및 운전 온도별 연료 전지의 구분Classification of fuel cell by electrolyte, catalyst and operating temperature 종류Kinds 전 해 질Ex harm 촉 매catalyst 운전 온도Driving temperature PAFC PAFC 인산(액체) Phosphoric Acid (Liquid) platinum on PTFE/carbon platinum on PTFE / carbon 200℃ 200 ℃ AFCAFC 수산화칼륨(액체)Potassium Hydroxide (Liquid) platinum on carbonplatinum on carbon 80℃80 ℃ PEMFCPEMFC 나피온(Nafion) Dow 폴리머 Nafion Dow Polymer platinum on carbonplatinum on carbon 85-100℃ 85-100 ℃ MCFCMCFC Lithium or potassium carbonate(액체)Lithium or potassium carbonate (liquid) 니켈 니켈 화합물Nickel nickel compounds 650℃650 ℃ SOFCSOFC Yttria-stabilized zirconia(고체) Yttria-stabilized zirconia (solid) 니켈 Zirconia cermetNickel Zirconia cermet 1000℃1000 ℃ DMFCDMFC Polymer Membrane Polymer Membrane Pt-Ru Pt/CPt-Ru Pt / C 25 - 130℃25-130 ℃

주연료별 연료 전지의 구분Classification of fuel cells by main fuel 종류 Kinds 발전온도 Power generation temperature 전해질 Electrolyte 주연료 Main fuel 기술수준 Technology level 적용대상Applicable object PEMFC DMFC PEMFC DMFC 상온-100℃Room temperature-100 ℃ 이온(H+) 전도성 고분자 막 Ion (H +) conductive polymer membrane 수소 메탄올 Hydrogen methanol 개발 및 실증단계 Development and demonstration stage 소형전원 자동차 Small power car PAFC PAFC 150-200 ℃  150-200 ℃ 인산(H3PO4) Phosphoric Acid (H3PO4) 천연가스 메탄올 Natural Gas Methanol 상용화단계 Commercialization stage 분산전원Distributed power MCFC MCFC 600-700 ℃600-700 ℃ 용융탄산염 (Li2CO3-K2CO3) Molten Carbonate (Li2CO3-K2CO3) 천연가스 석탄가스 Natural Gas Coal Gas 개발단계 Development stage 복합발전 열병합발전 Combined Cycle Cogeneration SOFC SOFC 700-1000 ℃700-1000 ℃ 고체산화물 Yttria-stabilized zirconia Solid Oxides Yttria-stabilized zirconia 천연가스 석탄가스 Natural Gas Coal Gas 개발단계Development stage 복합발전 열병합발전Combined Cycle Cogeneration AFC AFC 상온-100 ℃ Room temperature-100 ℃ 수소 Hydrogen 사용중 in use 특수목적Special purpose

한편, 이와 같은 여러 형태의 연료 전지중 현재 이동 통신 단말기나 노트북 또는 휴대용 복합계산기(이하, '휴대용 기기'라 총칭한다)의 사용이 급증하면서 그 전원 공급용으로의 연료 전지에 대한 연구가 집중되고 있다.Meanwhile, among the various types of fuel cells, the use of mobile communication terminals, laptops, or portable multi-computers (hereinafter referred to as 'portable devices') is rapidly increasing. have.

그런데, 현재 노트북이나 휴대폰 등과 같은 휴대용 기기는 기능 및 서비스 향상은 물론이고, 특히 기기의 소형화가 주 관심사이므로, 휴대용 기기에 사용되는 연료 전지도 소형화가 연구개발의 주 관심사이다. By the way, portable devices such as laptops and mobile phones, as well as improving functions and services, in particular, the main concern is the miniaturization of the device, the miniaturization of fuel cells used in the portable device is a major concern of the research and development.

예를 들어, 지금까지 통상적으로 사용되는 리튬 이온전지와 같은 2차 전지의 성능이 초기 휴대용 기기에 탑재될 때에 비하여는 매우 향상되었지만, 이보다 고용량이면서 소형화가 가능한 연료 전지의 기기 탑재에 대한 연구가 집중되고 있다.For example, although the performance of secondary batteries such as lithium ion batteries, which have been conventionally used, has been greatly improved compared to when they were initially installed in portable devices, research into the mounting of fuel cells with high capacity and miniaturization has been concentrated. It is becoming.

한편, 앞에서 설명한 여러 형태의 연료 전지들중 휴대용 기기에 탑제되는 소형(마이크로)연료 전지로서 가장 많이 연구되고 실용화에 근접한 연료 전지는 DMFC와 PEMFC(PEFC)이다.On the other hand, among the various types of fuel cells described above, the most widely researched and practical applications of small (micro) fuel cells mounted on portable devices are DMFC and PEMFC (PEFC).

이때, DMFC와 PEMFC는 연료로서 각각 메탄올과 수소를 사용하는 것이 다르고, 이에 따라 연료 전지의 성능이나 연료공급 시스템이 서로 다르며, 또한 서로 비교되는 장,단점을 갖고 있다.In this case, DMFC and PEMFC use methanol and hydrogen as fuels, respectively, and accordingly, the performance and fuel supply system of the fuel cell are different from each other, and have advantages and disadvantages.

그런데, DMFC의 경우 출력 밀도면에서 PEMFC보다 현저히 낮기 x문에, 휴대용 기기의 전원 공급용으로 연구되고 있으나 실제 활용가치가 낮아 지고 있다. However, since DMFC is significantly lower than PEMFC in terms of output density, it is being researched for power supply of portable devices, but its actual utilization value is decreasing.

반면에, PEMFC(PEFC)는 수소를 연료로 사용하기 때문에, 메탄올 등의 연료를 수소가스로 개질시키어 연료 전지(발전부)에 공급하는 개질기를 사용하여야 하고, 따라서 개질기 사용에 따른 전지의 크기 문제를 제외하면 출력밀도면에서는 휴대용 기기의 전원 공급용으로 유리한 것으로 알려져 있다.On the other hand, since PEMFC (PEFC) uses hydrogen as a fuel, it is necessary to use a reformer for reforming fuel such as methanol to hydrogen gas and supplying it to a fuel cell (power generation unit). Except for the power density, it is known to be advantageous for power supply of portable devices.

따라서, 휴대용 기기용의 연료 전지 특히, PEMFC 의 경우 개질기의 소형화 및 실제 기기의 탑재(실장)면적의 축소가 전제조건이 되고 있다.Therefore, in the case of a fuel cell for a portable device, particularly a PEMFC, miniaturization of a reformer and a reduction in the mounting (mounting) area of the actual device are a prerequisite.

예를 들어, 어느 정도의 공간확보가 가능한 자동차용이나 가정용 연료 전지와는 다르게 휴대용 기기에서 사용되는 연료 전지 특히, 개질기는 그 소형화가 매우 중요한 요소가 되는 것이다.For example, the fuel cell, especially a reformer used in a portable device, unlike a car or household fuel cell that can secure a certain amount of space, the miniaturization is very important factor.

한편, 도 1에서는 종래 휴대용 기기중 전자계산기에서 사용되는 개질기를 개략적으로 도시하고 있다.Meanwhile, FIG. 1 schematically illustrates a reformer used in an electronic calculator among conventional portable devices.

즉, 도 1a에서 도시한 바와 같이, 연료 전지(100)의 발전부(110)와 개질시킨수소를 이 발전부(110)에 공급하기 위한 개질기(120)가 알려져 있다.That is, as shown in FIG. 1A, a reformer 120 for supplying the power generation unit 110 and the reformed hydrogen of the fuel cell 100 to the power generation unit 110 is known.

그런데, 도 1a 및 도 1b에서 도시한 바와 같이, 종래의 연료 전지용 개질기(120)는, 별도의 구조도나 부호로 표시하지는 않았지만, 좁은 유로(채널)들이 형성된 셀들이 다층으로 적층되는 구조이기 때문에, 개질되는 수소가스의 양이 미비할 뿐만 아니라, 전체적으로는 소형화를 이루지만 다층 셀들의 구조이기 때문에, 실제 셀에 유로를 형성시키는 등의 제조 공정상 많은 문제점이 있었다.However, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, the conventional reformer 120 for a fuel cell is not a separate structure diagram or code, but a structure in which cells formed with narrow channels (channels) are stacked in multiple layers. Since the amount of hydrogen gas to be reformed is insignificant and the overall size of the hydrogen gas is miniaturized, there are many problems in the manufacturing process, such as forming a flow path in the actual cell because the structure of the multilayer cells.

예를 들어, 종래 개질기(120)는 실리콘(Si), 유리(glass) 또는 스테인레스( Stainless steel) 등의 기판(셀)에 미세 공정을 통하여 좁은 마이크로 단위의 유로를 형성시키고, 촉매를 이 좁은 유로상에 코팅하여 개질된 수소가스의 발생을 가능하게 한 것이다.For example, the conventional reformer 120 forms a narrow micro flow path through a fine process on a substrate (cell) such as silicon (Si), glass, or stainless steel, and uses a catalyst to narrow the flow path. Coating on the phase allows the generation of modified hydrogen gas.

또한, 종래 개질기(120)는 실리콘 웨이퍼 등을 적층시키면서, 그 내부에 수소의 개질(생성)에 필요한 촉매연소기, 증발기, 수소생성기, CO 제거기, 센서, 가열용 히터 등이 통합된 것이다.In addition, the conventional reformer 120 stacks a silicon wafer or the like, and integrates a catalytic combustor, an evaporator, a hydrogen generator, a CO remover, a sensor, a heater for heating, and the like necessary for reforming (generating) hydrogen therein.

그리고, 종래의 개질기(120)에 있어서는, 개질기의 내부에 금(Au)을 이용한 박막 히터를 제공하여 280℃ 이상에 이르는 고온부를 만들고 고온처리가 필요한 '촉매연소'를 실행하며, 개질기의 내부는 부위에 따라 온도가 다르고 적층된 기판에 형성된 유로(패스라인)에 연료를 차례로 통과시킴으로써 'CO 제거' '개질연료 증발' '연소연료 증발'의 각 처리를 실행하는 실제로는 매우 복잡한 구조(시스템)이다. In the conventional reformer 120, a thin film heater using gold (Au) is provided inside the reformer to make a high temperature part up to 280 ° C. or more to perform 'catalytic combustion' requiring high temperature treatment. Actually very complex structure (system) that performs each process of 'CO removal', 'reforming fuel evaporation' and 'combustion fuel evaporation' by passing fuel sequentially through the flow path (pass line) formed on the stacked substrates according to the temperature. to be.

또한, 상기 개질기는 온도구배가 높이에 따라 심한 편차를 발생하면서 고온을 단열시키지 어려운 문제와 나오는 수소량이 미비하여 실제 상용화에는 많은 어려움이 있다.In addition, the reformer is difficult to insulate the high temperature while generating a severe deviation depending on the temperature gradient height and the amount of hydrogen coming out is difficult in actual commercialization.

한편, 이와 같은 도 1의 개질기(120)와 유사한 종래의 다층 셀 적층 및 유로 구비형의 소형 개질기는 미국공개특허 US2004/019591에서 구체적으로 개시되고 있는데, 상기 공개특허에서의 종래 개질기도 앞에서 설명한 바와 같은 문제를 갖고 있다.On the other hand, the conventional multi-layer cell stack and flow path-type small reformer similar to the reformer 120 of FIG. 1 is disclosed in detail in US Patent Application Publication US2004 / 019591. I have the same problem.

이에 따라서, 개질기의 소형화가 가능하고 고순도의 수소가스를 발생시키어 출력밀도도 우수한 초소형 개질기가 요구되어 왔는데, 다공질 세라믹의 내부 기공들의 표면에 촉매를 코팅시키어 사용하면 수소개질의 효과적인 구현과 개질기의 소형화를 용이하게 할 수 있어 바람직할 것이다.Accordingly, a micro reformer capable of miniaturizing the reformer and generating high-purity hydrogen gas has also been required. When the catalyst is coated on the surface of the pores of the porous ceramic, the effective implementation of water quality and the miniaturization of the reformer are required. It would be desirable to be able to facilitate.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고순도의 수소를 정제시키어 연료 전지(발전부)에 공급하는 것을 가능하게 하면서 연료 전지의 촉매피독의 원인이 되는 CO의 제거효율을 향상시키어 최종적으로 연료 전지 출력밀도를 향상시키는 연료 전지용 초소형 개질기를 제공함에 제 1 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to improve the removal efficiency of the CO which causes catalyst poisoning of the fuel cell while finally being able to purify the high-purity hydrogen to supply to the fuel cell (power generation unit) It is a first object to provide a micro reformer for a fuel cell which improves the fuel cell output density.

또한, 내부 기공의 표면에 수소개질용 촉매층을 코팅시킨 다공질 개질수단과 각각의 CO제거용 촉매수단(멤브레인)과 수소선택 투과수단(멤브레인)을 케이싱부재에 일체화 내장시킴으로서, 전체적인 개질기의 구조를 초소형으로 구현시키는 것을 가능하게 하여 고순도의 수소발생을 가능하게 하면서 특히, 휴대용 기기에 사용하기에 적합한 연료 전지용 초소형 개질기를 제공함에 제 2 목적이 있다.In addition, a porous reforming means coated with a hydrophobic catalyst layer on the surface of the inner pores, each of the catalyst removal means (membrane) and hydrogen selective transmission means (membrane) for CO removal is integrated into the casing member, thereby minimizing the overall structure of the reformer. It is a second object to provide a very small reformer for a fuel cell, which is particularly suitable for use in a portable device while enabling high purity hydrogen generation by enabling to be implemented.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 연료공급구 및, 이를 통하여 공급된 연료를 가열하는 가열수단이 각각 적어도 하나 이상 구비되고, 적어도 일측이 개구된 케이싱부재; 및, As a technical aspect for achieving the above object, the present invention, the fuel supply port, and at least one heating means for heating the fuel supplied through each of which is provided, at least one side casing member; And,

상기 케이싱부재에 내장되고, 내부에 형성된 기공들의 표면에는 가스개질용 촉매가 코팅되어 연료 기체를 수소가스로 개질 시키는 다공질 개질수단;Porous reforming means embedded in the casing member, the surface of the pores formed therein is coated with a catalyst for reforming gas to reform the fuel gas into hydrogen gas;

을 포함하여 구성된 연료 전지용 초소형 개질기을 제공한다.It provides a micro reformer for a fuel cell configured to include.

이때, 상기 다공질 개질수단상에 적층되는 CO 제거용 촉매수단을 추가로 포함하는 것아 바람직하다.At this time, it is preferable to further include a catalyst means for removing CO deposited on the porous reforming means.

또한, 상기 다공질 개질수단 또는 CO 제거용 촉매수단상에 적층되고 고순도 의 수소를 배출시키는 수소선택 투과수단을 추가로 포함하는 것도 가능하다.It is also possible to further include a hydrogen selective permeation means which is stacked on the porous reforming means or CO removal catalyst means and discharges high purity hydrogen.

그리고, 상기 케이싱부재는 단열 특성이 우수한 세라믹으로 구성되고, 상기 연료공급구는 상기 세라믹 케이싱부재의 바닥 측에 제공되고, 상기 가열수단은 상기 세라믹 케이싱부재의 바닥 양측에 내장되는 히터코일로 제공될 수 있다.The casing member may be made of a ceramic having excellent heat insulating properties, the fuel supply port may be provided at a bottom side of the ceramic casing member, and the heating means may be provided as a heater coil embedded in both bottom sides of the ceramic casing member. have.

또한, 상기 다공질 개질수단은, 세라믹분말과 유기물이 혼합되어 제작된 세라믹 테이프의 연소시 세라믹에 포함된 유기물이 소각 제거되어 세라믹 내부에 기공들이 일체로 형성되고, 상기 기공들이 형성된 세라믹 테이프들이 적층 후 소결되어 일체의 다공질 세라믹으로 구성될 수 있다.In addition, the porous reforming means, when burning the ceramic tape made by mixing the ceramic powder and the organic material is incinerated to remove the organic material contained in the ceramic to form pores in the ceramic integrally, after the ceramic tape formed with the pores are laminated Sintered to form an integral porous ceramic.

그리고, 상기 다공질 개질수단의 내부 기공들의 표면에 코팅되는 가스개질용 촉매는 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)의 혼합촉매로 구성될 수 있다.In addition, the gas reforming catalyst coated on the surfaces of the internal pores of the porous reforming means may be composed of a mixed catalyst of copper (Cu) and zinc oxide (ZnO).

이때, 상기 가스개질용 촉매에는 Ga2O3, Al2O3, ZrO2 및 Cr2O3 중 하나가 추가로 혼합 구성되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that one of Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Cr 2 O 3 is further mixed with the gas reforming catalyst.

또한, 상기 다공질 개질수단은, 가열된 메탄올 기체를 수소가스로 개질 시키는 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)의 혼합촉매가 내부 기공들의 표면에 코팅되어 가스개질영역을 제공하는 가스개질층 및, 상기 가스개질층상에 제공되고, 가스에 포함된 CO를 제거하는 백금촉매가 내부 기공들의 표면에 코팅되어 CO 제거영역을 제공하는 CO제거층을 포함하여 2중 촉매층 구조로 구성되는 것도 바람직하다.In addition, the porous reforming means, the gas reforming layer is coated with a mixed catalyst of copper (Cu) and zinc oxide (ZnO) for reforming the heated methanol gas to hydrogen gas to the surface of the internal pores to provide a gas reforming region, It is also preferable that the platinum catalyst provided on the gas reforming layer to remove CO contained in the gas is coated in a double catalyst layer structure including a CO removal layer coated on a surface of internal pores to provide a CO removal region.

이때, 상기 가스개질층의 혼합촉매와 CO제거층의 백금촉매에는 Ga2O3, Al2O3, ZrO2 및 Cr2O3 중 하나가 추가로 혼합 구성될 수 있다.In this case, one of Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Cr 2 O 3 may be further mixed with the mixed catalyst of the gas reforming layer and the platinum catalyst of the CO removing layer.

그리고, 상기 2중 촉매층 구조의 가스 개질수단은 내부에 기공들이 형성된 다공질 세라믹이 혼합촉매 용액에 소정깊이로 침지되고, 나머지 부분이 백금촉매용액에 침지되어 2중의 촉매층이 기공 표면에 코팅되어 구성된다.In the gas reforming means of the double catalyst layer structure, a porous ceramic having pores formed therein is immersed in a mixed catalyst solution to a predetermined depth, and the remaining portion is immersed in a platinum catalyst solution so that a double catalyst layer is coated on the pore surface. .

이때, 상기 다공질 개질수단은 상부에 적층되는 CO 제거용 촉매수단 또는 수소선택 투과수단에 의해 상기 케이싱부재의 내부에 밀폐상태로 내장될 수 있다.In this case, the porous reforming means may be embedded in the casing member in a sealed state by the CO removal catalyst means or the hydrogen selective permeation means stacked thereon.

또한, 상기 2중 촉매층 구조의 다공질 개질수단은 상부에 적층되는 CO 제거용 촉매수단 또는 수소선택 투과수단에 의해 상기 케이싱부재의 내부에 밀폐상태로 내장되는 것도 가능하다.In addition, the porous reforming means of the double catalyst layer structure may be embedded in the casing member in a sealed state by the CO removal catalyst means or the hydrogen selective permeation means stacked thereon.

이때, 상기 2중 촉매층 구조의 다공질 개질수단중 CO제거층은 CO 제거효율을 높이도록 상기 케이싱부재의 개구 상부로 돌출되어 공기접촉이 가능하게 구성되는 것도 바람직하다.At this time, the CO removal layer of the porous reforming means of the double catalyst layer structure is preferably configured to be in contact with the air to protrude above the opening of the casing member to increase the CO removal efficiency.

그리고, 상기 CO제거용 촉매수단은, CO를 제거하는 백금 멤브레인으로 제공될 수 있다.The catalyst means for removing CO may be provided as a platinum membrane for removing CO.

또한, 상기 수소선택 투과수단은, 고순도 수소의 정제 배출을 가능하게 하는 팔라듐(Pd) 멤브레인으로 제공될 수 있다.In addition, the hydrogen-selective permeation means may be provided as a palladium (Pd) membrane that enables the purge of high purity hydrogen.

이때, 상기 연료 주입구와 가열수단이 양측이 개구된 케이싱부재의 중앙에 배치되면서, 그 양측으로 가스개질용 단일촉매 또는 가스 개질 및 CO제거의 2중 촉매가 내부 기공들에 코팅된 다공질 개질수단과 CO제거용 촉매수단 및 수소선택 투과수단이 각각 케이싱부재에 내장되는 2중의 수소배출형태로 구성되는 것도 바람직하다.At this time, the fuel inlet and the heating means are disposed in the center of the casing member having both sides opened, and both sides of the porous reforming means coated on the inner pores with a single catalyst for gas reforming or a double catalyst for gas reforming and CO removal. It is also preferable that the catalyst means for CO removal and the hydrogen selective permeation means are each configured in a double hydrogen discharge form embedded in the casing member.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 연료 전지용 초소형 개질기는, 기존 개질기에서 발생되는 복잡한 공정을 최소화하면서, 특히 고순도의 수소 가스를 다량으로 발생시키는 것을 가능하게 하면서 촉매피독의 원인이 되는 CO 제거효과가 우수하여 수소가스를 공급받는 연료 전지 자체의 출력밀도를 극히 향상시킨다.First, the ultra-small reformer for a fuel cell of the present invention minimizes the complicated process generated in the existing reformer, and in particular, it is possible to generate a large amount of high-purity hydrogen gas, while excellent in the CO removal effect that causes catalyst poisoning, hydrogen gas This greatly improves the power density of the fuel cell itself.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 연료 전지용 초소형 개질기는 여러 형태의 연료 전지들중 수소(가스)를 주연료로 사용하는 PEMFC(표 2 참조)에 사용되는 개질기이다.On the other hand, as described above, the micro reformer for a fuel cell of the present invention is a reformer used in PEMFC (see Table 2) using hydrogen (gas) as a main fuel among various types of fuel cells.

다음, 도 2 및 도 3에서는 본 발명에 따른 연료 전지용 초소형 개질기(1)의 일 실시예를 도시하고 있다.Next, FIG. 2 and FIG. 3 show an embodiment of the micro reformer 1 for a fuel cell according to the present invention.

즉, 본 발명의 일 실시예의 초소형 개질기(1)는, 크게 케이싱부재(10) 및, 실질적으로 연료기체인 메탄올 기체를 수소가스로 개질시키는 다공질 개질수단(30)으로 나누어 지고, 추가로 CO제거용 촉매수단(50), 고순도의 수소를 생성하도록 하는 수소선택 투과수단(70) 중 하나 또는 이들 모두를 포함하여 구성될 수 있다.That is, the micro reformer 1 of the embodiment of the present invention is largely divided into a casing member 10 and a porous reforming means 30 for reforming methanol gas, which is substantially a fuel gas, with hydrogen gas, and further removing CO. It may be configured to include one or both of the catalyst means 50, the hydrogen permeation means 70 for generating high purity hydrogen.

이때, 상기 CO 제거용 촉매수단(50)과 수소선택 투과수단(70)은 상기 다공질 개질수단(30)상에 각각 제공되거나, 이들 모두가 제공되는 경우에는 상기 CO제거용 촉매수단(50)과 수소선택 투과수단(70)이 순차로 다공질 개질수단(30)상에 적층 제공되는 것이 바람직하다.In this case, the CO removal catalyst means 50 and the hydrogen selective permeation means 70 are provided on the porous reforming means 30, respectively, or if all of them are provided, the CO removal catalyst means 50 and It is preferable that the hydrogen selective transmission means 70 are sequentially provided on the porous reforming means 30.

이하에서, 본 발명인 초소형 개질기(1)에서 상기 구성수단(10)(30)(50)70)들을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the constituent means (10) (30) (50) 70 in the micro reformer (1).

먼저, 본 발명의 제 1 초소형 개질기(1)에서 상기 케이싱부재(10)는 개질기의 틀을 구성하는 것으로, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 적어도 하나 이상의 연료 공급구(12)와 이 연료 공급구(12)를 통하여 공급된 연료 예를 들어, 메탄올을 가열하는 가열수단(14)을 구비하고, 일측이 개구되어 있다.First, in the first micro reformer 1 of the present invention, the casing member 10 constitutes a mold of the reformer. As shown in FIGS. 2 and 3, at least one fuel supply port 12 and the The fuel supplied through the fuel supply port 12 is provided with the heating means 14 for heating methanol, for example, and one side is opened.

즉, 본 발명의 개질기에서 상기 케이싱부재(10)는 상부가 개구된 사각박스 형상으로 제공될 수 있는데, 이와 같은 케이싱부재(10)는 연료 전지가 탑재되는 휴대용 기기의 형태에 따라 원형이나 다각형상으로 설계 변경되는 것에는 어려움이 없을 것이고, 단지 본 실시예에서는 사각박스형상으로 제공하는 것으로 설명한다.That is, in the reformer of the present invention, the casing member 10 may be provided in the shape of a rectangular box having an upper opening. The casing member 10 may have a circular or polygonal shape depending on the shape of a portable device in which a fuel cell is mounted. It will not be difficult to change the design to, as described in the present embodiment provided only in the rectangular box shape.

이때, 이와 같은 본 발명의 케이싱부재(10)는 사용시 단열성이 우수한 재질 예를 들어, 세라믹으로 제작하는 것이 가장 바람직한데, 이와 같은 세라믹의 케이싱부재(10)는 적당한 형태로 제작된 소정의 두께의 세라믹 테이프들을 적층시키고 소결시키어 일체화하는 테이프 캐스팅(tape casting)(또는 slip casting)공정을 통하여 제공될 수 있다.At this time, the casing member 10 of the present invention is most preferably made of a material having excellent heat insulating properties, for example, ceramic, the casing member 10 of such a ceramic is of a predetermined thickness manufactured in a suitable form. It may be provided through a tape casting (or slip casting) process in which ceramic tapes are laminated, sintered and integrated.

따라서, 세라믹인 본 발명의 케이싱부재(10)는 세라믹의 특성상 내열성이 높기 때문에 상기 가열수단(14)에 의하여 내부에서 발생되는 열이 케이싱부재의 외부로 전달되지 않게 하는 단열효과를 제공하면서 제작도 용이하다.Therefore, the casing member 10 of the present invention, which is a ceramic, has high heat resistance due to the characteristics of the ceramic, and thus provides a heat insulating effect that prevents heat generated from the inside by the heating means 14 from being transferred to the outside of the casing member. It is easy.

이때, 상기 세라믹의 케이싱부재(10)의 연료 공급구(12)는 상기 세라믹 케이싱부재(10)의 바닥측에 일지점 또는 양측에 적어도 하나 이상 제공될 수 있다.In this case, at least one fuel supply port 12 of the ceramic casing member 10 may be provided at one point or at both sides of the ceramic casing member 10.

한편, 도 2 및 도 3에서 도시한 본 발명의 케이싱부재(10)는 개질기(1)의 전체 높이가 1-2cm 정도로 제작되는 것을 감안하여 그 크기가 조정되는 것이 바람직 하다.On the other hand, the casing member 10 of the present invention shown in Figures 2 and 3 is preferably adjusted in size in consideration of the overall height of the reformer 1 is produced about 1-2cm.

한편, 상기 가열수단(14)은, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 세라믹 케이싱부재(10)의 바닥 양측에 내장되는 히터코일로 제공될 수 있다.On the other hand, the heating means 14, as shown in Figures 2 and 3, may be provided as a heater coil embedded in both sides of the bottom of the ceramic casing member (10).

이때, 상기 가열수단(14)은 연료인 메탄올을 가열시키어 기체로 생성시키고 이 메탄올기체가 다음에 상세하게 설명하는 다공질 개질수단(30)을 통과하면서 수소가스로 개질되게 한다.At this time, the heating means 14 heats methanol, which is a fuel, to be produced as a gas, and the methanol gas is reformed into hydrogen gas while passing through the porous reforming means 30 described in detail below.

다음, 도 2 및 도 3에서는 본 발명인 제 1 실시예의 초소형 개질기(1)에서 실질적인 개질을 가능하게 하는 다공질 개질수단(30)을 도시하고 있다.Next, FIGS. 2 and 3 show a porous reforming means 30 which enables substantial reforming in the ultra compact reformer 1 of the first embodiment of the present invention.

즉, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다공질 개질수단(30)은, 상기 케이싱부재(10)의 내부공간으로 가열수단(14)의 상측에 내장되고, 내부에 형성된 기공(32)들의 표면에는 가스개질용 촉매(34)가 코팅되어 이를 통과하는 연료기체가 수소가스로 개질되는 것이다.That is, as shown in Figures 2 and 3, the porous reforming means 30 of the present invention is embedded in the upper side of the heating means 14 into the inner space of the casing member 10, the pores formed therein ( The surfaces of the 32 are coated with a gas reforming catalyst 34 so that the fuel gas passing therethrough is reformed into hydrogen gas.

이때, 상기 케이싱부재(10)에 내장되는 상기 다공질 개질수단(30)은, 케이싱부재와 마찬가지로 알려진 공정, 예를 들어 테이프 캐스팅이나 슬립 캐스팅의 공정을 통하여 제작할 수 있고, 그 내부에 형성되는 무수히 많은 기공(32)들의 형성방법은 다음의 도 7에서 상세하게 설명한다.In this case, the porous reforming means 30 embedded in the casing member 10 can be manufactured through a known process, for example, a tape casting or slip casting process, similarly to the casing member, How to form the pores 32 will be described in detail in the following FIG.

따라서, 본 발명의 상기 다공질 개질수단(30)은 그 내부에 적게는 수 마이크로에서 크게는 수백 마이크로 크기의 미세한 기공(32)들이 형성되고, 단열특성이 우수하면서 제작이 용이한 다공질 세라믹(porous ceramic composite)을 사용한다.Therefore, the porous reforming means 30 of the present invention is formed therein micropores 32 of a few microns to a few hundred microns in size, porous ceramic (porous ceramic that is excellent in insulation properties and easy to manufacture composite).

이때, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 다공질 개질수단(30)은 개 질기의 전체 높이를 1-2cm로 하는 것을 감안하여 제작할 수 있고, 전체적으로 본 발명의 개질기(1)는 다공질 개질수단(30)을 이용하고, 기존과 같이 유로들이 구비된 셀 적층구조가 아니므로 휴대용 기기에 탑재시키는 것이 적합한 소형화를 용이하게 한다.At this time, as shown in Figures 2 and 3, the porous reforming means 30 can be produced in consideration of the overall height of the reformer to 1-2cm, the reformer 1 of the present invention as a whole is a porous reforming Since the means 30 are not used and the cell stack structure provided with the flow paths as in the past, mounting on a portable device facilitates a suitable miniaturization.

한편, 본 발명의 다공질 세라믹인 다공질 개질수단(30)의 내부에 무수히 많이 마이크로 단위로 형성된 기공(32)들의 표면에는 다음에 상세하게 설명하는 가스개질용 단일재질 또는 혼합재질의 촉매(34)가 코팅된다.On the other hand, on the surface of the pores 32 formed in a myriad of micro units in the porous reforming means 30, which is the porous ceramic of the present invention, a catalyst 34 for gas reforming or mixed material described in detail below is Coated.

따라서, 본 발명의 다공질 개질수단(30)은 내부의 무수히 많은 기공들의 표면에 코팅된 촉매(34)로 인하여, 가열된 메탄올기체가 이 기공(32)들을 자연 증발형태로 통과할 때, 기존의 유로 구조에 비하여 그만큼 촉매반응의 표면적을 증가시키기 때문에, 기존의 개질기에 비하여 촉매반응의 극대화가 가능하고, 결국 수소 개질에 따른 출력밀도를 향상시킨다.Therefore, the porous reforming means 30 of the present invention is a catalyst 34 coated on the surface of the myriad of pores therein, when the heated methanol gas passes through the pores 32 in a natural evaporation form, Since the surface area of the catalytic reaction is increased as compared to the flow path structure, it is possible to maximize the catalytic reaction as compared to the conventional reformer, and thus improve the output density due to hydrogen reforming.

또한, 기존의 개질기와 같은 외부에서 공급되는 압력이 필요없이 기체 증발의 자연스런 증발 현상으로 연료기체의 수소가스 개질을 가능하게 한다.In addition, it is possible to reform the hydrogen gas of the fuel gas by a natural evaporation phenomenon of gas evaporation without the need for externally supplied pressure, such as a conventional reformer.

한편, 상기 세라믹의 다공질 개질수단(30)의 내부에 형성된 무수히 많이 형성되는 기공(32)들을 세라믹에 형성시키는 방법은 도 7에서 도시하고 있다.On the other hand, a method of forming in the ceramic a myriad of pores 32 formed in the interior of the porous reforming means 30 of the ceramic is shown in FIG.

즉, 도 7에서 도시한 바와 같이, 세라믹분말(S)과 유기물(O) 예를 들어, MEK에 용해된 메타크릴레이트 용액(Methacrylate Solution in MEK) 또는 메타크릴레이트 에멀젼(Methacrylate Emulsion) 등의 바인더(Binder)인 유기물을 혼합하여 알려진 테이프 캐스팅(tape casting) 방법으로 세라믹 테이프를 제작하고, 이를 대략 500℃의 온도로 연소시키면, 세라믹과 혼합된 유기물(O)이 연소 제거되면서 이 유기물이 제거된 공간에는 기공(32)들이 서로 엉키면서 무수히 많은 가스유로형태로 제공된다.That is, as shown in FIG. 7, a binder such as a ceramic powder (S) and an organic material (O), for example, a methacrylate solution (MEK) or a methacrylate emulsion (Methacrylate emulsion) dissolved in MEK. (Binder) by mixing the organic material to make a ceramic tape by a known tape casting method (burning) at a temperature of approximately 500 ℃, the organic material (O) mixed with the ceramic is burned and removed to remove the organic material In the space, the pores 32 are entangled with each other and are provided in a myriad of gas flow paths.

그리고, 이 기공(32)들이 형성된 세라믹 테이프들을 도 7에서와 같이 원하는 형태로 적층하여 1100℃의 고온에서 소결(sintering)시키면 최종적으로 내부에 무수히 많은 마이크로 단위의 기공(32)들이 형성된 다공질 세라믹의 개질수단(30)이 제공될 수 있다.Then, the ceramic tapes having the pores 32 formed thereon are stacked in a desired shape as shown in FIG. 7 and sintered at a high temperature of 1100 ° C. to finally form a porous ceramic having numerous micro pores 32 formed therein. Modification means 30 may be provided.

또한, 상기 다공질 개질수단(30)의 내부 기공(32)들의 표면에 코팅되어 실질적으로 메탄올기체를 수소가스로 개질시키는 가스개질용 촉매(34)는, 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)의 혼합촉매로 제공되고, 이와 같은 구리와 산화아연이 메탄올기체를 수소로 개질시키는 것은 알려져 있다.In addition, the gas reforming catalyst 34 coated on the surfaces of the internal pores 32 of the porous reforming means 30 substantially reforms the methanol gas into hydrogen gas, and includes copper (Cu) and zinc oxide (ZnO). It is known to provide a mixed catalyst and such a copper and zinc oxide to modify the methanol gas with hydrogen.

한편, 이와 같은 가스개질용 혼합촉매의 구리와 산화아연의 혼합비율은 대략 질량기준으로 44:11 정도일 수 있다, On the other hand, the mixing ratio of copper and zinc oxide of the gas reforming mixed catalyst may be approximately 44:11 on a mass basis.

한편, 구리와 산화아연을 통한 메탄올기체의 촉매작용시 장시간 안정된 촉매기능이 유지되기 위하여는 Cu+1의 이온상태를 잘 유지하여야 하는 것이 핵심적인것으로 알려져 있는데, 상기 산화아연(ZnO)은 Cu+1의 이온상태를 안정화시키는 것으로 알려져 있다. Meanwhile, in order to maintain a stable catalytic function for a long time when catalyzing methanol gas through copper and zinc oxide, it is known that the ionic state of Cu + 1 must be well maintained. The zinc oxide (ZnO) is Cu + It is known to stabilize the ionic state of 1.

그리고, 상기 구리와 산화아연의 혼합촉매(34)에는 열적특성을 안정화시키면서 장시간 안정된 촉매의 활성과 선택성이 높게 유지되기 위한 Cu+1의 이온상태를 유지시키는 것으로 알려진 Ga2O3, Al2O3, ZrO2 및 Cr2O3 중 하나의 금속산화물을 추가로 첨가시키는 것이 바람직한데, 본 실시예에서는 통상 사용하는 알루미나(Al2O3)를 이용한다.In addition, the mixed catalyst 34 of copper and zinc oxide has Ga 2 O 3 and Al 2 O, which are known to maintain Cu + 1 ions to maintain high activity and selectivity of a stable catalyst for a long time while stabilizing thermal characteristics. 3, ZrO 2 and Cr 2 O together is preferable to addition of a 3 add a metal oxide of, in the present embodiment utilizes the normal use of alumina (Al 2 O 3).

이때, 상기 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)과 알루미나(Al2O3)의 혼합비율은 대략 질량기준으로 44:11:100 일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the mixing ratio of copper (Cu), zinc oxide (ZnO), and alumina (Al 2 O 3 ) may be approximately 44: 11: 100 on a mass basis, but is not necessarily limited thereto.

따라서, 본 발명의 초소형 개질기(1)에서는 실질적으로 연료기체를 촉매반응으로 수소가스로 개질시키는 다공질 개질수단(30)이 내부에 무수히 많은 기공(32)들이 형성된 다공질 세라믹으로 제공되면서, 연료기체의 수소가스 재질을 원활하게 하는 혼합촉매(34)가 이 기공들의 표면에 코팅되기 때문에, 기존의 유로를 구성하는 복잡한 구조의 개질기 보다 기기의 소형화를 가능하게 하고, 보다 고순도의 수소가스 생성을 가능하게 한다.Accordingly, in the micro reformer 1 of the present invention, the porous reforming means 30 for reforming the fuel gas into hydrogen gas by the catalytic reaction is provided as a porous ceramic having a myriad of pores 32 formed therein. Since the mixed catalyst 34 for smoothing the hydrogen gas material is coated on the surfaces of the pores, it is possible to miniaturize the device and to generate higher purity hydrogen gas than the reformer having a complicated structure constituting the existing flow path. do.

한편, 이와 같은 다공질 세라믹인 개질수단(30)은 다른 이점도 제공하는데, 예를 들어, 케이싱부재(10)의 내부에 공급된 메탄올의 연료를 모세관 형태로 흡수하기 때문에, 공급된 연료가 케이싱부재(10)의 외부로 누출되는 것을 억제시킨다.On the other hand, such a porous ceramic reforming means 30 also provides other advantages, for example, because the fuel of the methanol supplied to the inside of the casing member 10 absorbs in the form of a capillary tube, the supplied fuel is the casing member ( 10) to prevent leakage to the outside.

이때, 상기 다공질 개질수단(30)의 기공들의 표면에 촉매를 코팅하는 방법은, 테이프 캐스팅 등의 방법으로 제작되고 연소와 소결을 통하여 내부에 기공(32)들이 형성된 다공질 세라믹을 나노 합성법으로 형성시킨 Cu/ZnO/Al2O3 욕조(bath)에 침지시키어 다공질 세라믹내의 기공(32)들의 표면에 혼합촉매를 코팅할 수 있다.At this time, the method of coating the catalyst on the surface of the pores of the porous reforming means 30, the porous ceramic is formed by a method such as tape casting and the pores 32 formed therein through combustion and sintering by forming a nano-synthesis method The mixed catalyst may be coated on the surface of the pores 32 in the porous ceramic by immersion in a Cu / ZnO / Al 2 O 3 bath.

다음, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 개질기 (1)에서 상기 다공질 개질수단(30)의 상부에 적층되고 CO를 제거하는 촉매수단(50) 및, 상기 촉매수단(50)의 상부에 적층되고 고순도의 수소를 배출시키는 수소선택투수단(70)은 스퍼터(sputter) 공정 등의 박막 증착 방법을 통하여 제공될 수 있다.Next, as shown in Figures 2 and 3, in the micro-reformer (1) according to the present invention, the catalyst means (50) for stacking the top of the porous reforming means (30) to remove CO, and the catalyst means ( Hydrogen selective transmission means 70 stacked on top of 50 and discharging high purity hydrogen may be provided through a thin film deposition method such as a sputter process.

이때, 상기 CO제거용 촉매수단(50)은 백금(Pt) 멤브레인(막)으로 구성되는데, 이와 같은 백금은 가스에 포함된 CO를 흡수 제거하는 기능을 제공하는 것으로 알려져 있고, CO는 연료 전지의 중요한 구성요소인 촉매의 피독현상의 원인이 되기 때문에 적어도 가스에 포함되는 양이 100 ppm 이하가 되어야한다.At this time, the catalyst means for CO removal 50 is composed of a platinum (Pt) membrane (membrane), such platinum is known to provide a function to absorb and remove the CO contained in the gas, CO is the fuel cell At least 100 ppm should be included in the gas because it causes poisoning of the catalyst which is an important component.

다음, 상기 수소선택 투과수단(70)은 실질적으로는 팔라듐(Pd) 멤브레인(막)으로 제공될 수 있는데, 이와 같은 팔라듐(70)은 선택적으로 수소를 투과시키어 보다 고순도의 수소 정제를 가능하게 하는 것으로 알려져 있다.Next, the hydrogen-selective permeation means 70 may be provided substantially as a palladium (Pd) membrane (membrane), such that the palladium 70 selectively permeates hydrogen to enable higher purity hydrogen purification. It is known.

이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 CO제거용 촉매수단(50)과 수소선택 투과수단(70)은 각각 다공질 개질수단(30)상에 제공되거나 이들 모두가 순차로 적층 제공될 수 있는데, 이 경우 CO 제거용 촉매수단(50)과 수소선택 투과수단(70)을 순차로 적층 제공하여 CO가 제거된 보다 고순도의 수소를 배출시킬 수 있을 것이다.In this case, as described above, the catalyst for removing the CO 50 and the hydrogen permeation means 70 are each provided on the porous reforming means 30 or all of them may be provided in sequence, in this case CO The removal catalyst means 50 and the hydrogen selective permeation means 70 may be sequentially stacked to provide higher purity hydrogen from which CO is removed.

다음, 도 4에서는 본 발명인 연료 전지용 초소형 개질기의 다른 실시예를 도시하고 있다.Next, FIG. 4 shows another embodiment of the micro reformer for a fuel cell of the present invention.

즉, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예의 초소형 개질기(1)에서는 실질적인 수소개질을 구현하는 상기 다공질 개질수단(30)을 가열된 메탄올기체를 수소가스로 개질시키는 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)의 혼합촉매(34a)가 내부의 기공(32)들의 표면에 코팅된 가스개질층(30a) 및, 가스에 포함된 CO를 촉매수단 에 앞서 제거시키는 백금(Pt)촉매(34b)가 코팅된 내부 기공(32)들의 표면에 코팅된 CO제거층(30b)으로 2중 촉매층의 구조로 변형시킨 것이다.That is, as shown in Figure 4, in the micro-reformer (1) of another embodiment of the present invention, the porous reforming means (30), which implements substantial hydrophobic material, reforms the heated methanol gas with hydrogen gas (Cu). And a catalyst (34a) of zinc oxide (ZnO) mixed with a gas reforming layer (30a) coated on the surfaces of the pores 32 therein, and a platinum (Pt) catalyst for removing CO contained in the gas prior to the catalytic means ( 34b) is transformed into the structure of the double catalyst layer by the CO removal layer 30b coated on the surface of the inner pores 32 coated.

이때, 상기 가스 개질층(30a)과 CO제거층(30b)의 혼합촉매(34a) 및 백금촉매(34b)는 상기 일체로 된 다공질 세라믹 개질수단(30)의 내부 기공들의 표면에 개질수단의 높이방향으로 순차로 코팅되는 것으로, 개질수단의 내부 기공(32)들은 층간 차이는 없다.At this time, the mixed catalyst 34a and the platinum catalyst 34b of the gas reforming layer 30a and the CO removal layer 30b are formed on the surface of the internal pores of the integrated porous ceramic reforming means 30. By coating sequentially in the direction, the inner pores 32 of the reforming means do not have a difference between layers.

예를 들어, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 다공질 개질수단(30)중 가스개질층(30a)은 다공질 세라믹인 다공질 개질수단(30)의 전체 높이 2/3 까지 형성시키고, 나머지 1/3 부분은 CO제거층(30b)으로 형성하는 것이 가능하다.For example, as shown in FIG. 4, the gas reforming layer 30a of the porous reforming means 30 is formed to a total height of 2/3 of the porous reforming means 30, which is a porous ceramic, and the remaining 1/3. The part can be formed by the CO removal layer 30b.

또한, 다르게는 가스개질층(30a)을 4-5mm로 형성하고, CO제거층(30b)을 0.5-1mm 정도로 형성시키는 것도 가능하다.Alternatively, the gas reforming layer 30a may be formed to 4-5 mm, and the CO removal layer 30b may be formed to about 0.5-1 mm.

즉, 가스개질에 중점을 두면서 CO를 제거하는 것을 가능하게 상기 가스 개질수단(30)의 촉매층 구조를 개선시킬 수 있다.That is, it is possible to improve the catalyst layer structure of the gas reforming means 30 to remove CO while focusing on gas reforming.

이때, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 다공질 개질수단(30)의 가스개질층(30a)의 내부 기공(32)들의 표면에 코팅된 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)의 혼합촉매(34a)에는 앞에서 설명한 바와 같이, 열적특성을 안정화시키면서 장시간 안정된 촉매의 활성과 선택성이 높게 유지되기 위한 Cu+1의 이온상태를 유지시키는 것으로 알려진 Ga2O3, Al2O3, ZrO2 및 Cr2O3 등중 하나의 금속산화물을 함께 첨가시키는 것이 바람직하다.At this time, as shown in Figure 5, the mixed catalyst 34a of copper (Cu) and zinc oxide (ZnO) coated on the surface of the internal pores 32 of the gas reforming layer (30a) of the porous reforming means (30) As described above, Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Cr 2 are known to maintain the ionic state of Cu + 1 to stabilize the thermal properties and maintain high activity and selectivity of the catalyst for a long time. It is preferable to add together one metal oxide of O 3 or the like.

또한, 상기 CO제거층(30b)의 기공(32)들의 표면에 코팅된 백금촉매(34b)에도 열적특성을 안정화시키면서 장시간 안정된 촉매의 활성과 선택성이 높게 유지되기 위한 Pt+1의 이온상태를 유지시키는 것으로 알려진 Ga2O3, Al2O3, ZrO2 및 Cr2O3 등의 금속산화물을 함께 첨가시키는 것이 바람직한데, 본 실시예에서는 통상 사용하는 알루미나(Al2O3)를 이용한다.In addition, the platinum catalyst 34b coated on the surfaces of the pores 32 of the CO removal layer 30b maintains the ion state of Pt + 1 for stabilizing thermal properties and maintaining high activity and selectivity of the stable catalyst for a long time. Metal oxides such as Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2, and Cr 2 O 3 , which are known to be added, are preferably added together. In this embodiment, alumina (Al 2 O 3 ) that is commonly used is used.

따라서, 본 발명의 다른 실시예의 초소형 개질기(1)에서는 다공질 개질수단(30)의 내부 기공들의 표면에 다른 성질 즉, 가스개질과 CO제거의 성질을 갖는 촉매들을 각각 구분하여 코팅함으로서, 연료기체를 촉매반응으로 수소가스로 개질시키는 동시에, 촉매피독의 원인이 되는 CO를 상측의 백금 멤브레인(50)과 더불어 보다 확실하게 제거하도록 한다.Therefore, in the micro reformer 1 of another embodiment of the present invention, the fuel gas is coated by separately coating catalysts having different properties, that is, gas reforming and CO removal, on the surfaces of the internal pores of the porous reforming means 30. The catalytic reaction is reformed into hydrogen gas, and at the same time, CO, which causes catalyst poisoning, is more reliably removed along with the upper platinum membrane 50.

결국, 본 발명의 초소형 개질기는 생성된 수소가스를 연료 전지(발전부)에 CO가 보다 제거된 정제된 수소가스를 공급하는 것을 가능하게 한다.As a result, the ultra-compact reformer of the present invention makes it possible to supply the generated hydrogen gas to the fuel cell (power generation unit) with purified hydrogen gas from which CO is further removed.

이때, 상기 혼합촉매(34a)와 백금촉매(34b)의 다공질 세라믹의 기공표면 코팅방법은 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 가스 개질수단(30)인 일체의 다공질 세라믹을 혼합촉매 즉, 나노 합성법으로 형성시킨 Cu/ZnO/Al2O3 욕조(bath)에 일부분 침지시키어 기공(32)들의 표면에 혼합촉매를 코팅한다.At this time, the porous surface coating method of the porous ceramic of the mixed catalyst 34a and the platinum catalyst 34b, as described above, is formed by forming the integral porous ceramic, which is the gas reforming means 30, by a mixed catalyst, that is, a nano synthesis method. Partial immersion in a Cu / ZnO / Al 2 O 3 bath coats the mixed catalyst on the surface of the pores 32.

다음, 상기 혼합촉매용액에 침지되지 않은 다공질 세라믹의 나머지 부분을 나노 합성법으로 형성시킨 Pt/Al2O3 욕조(bath)에 침지시키어 기공(32)들의 표면에 백금촉매를 코팅한다.Next, a platinum catalyst is coated on the surface of the pores 32 by immersing the remaining portion of the porous ceramic not immersed in the mixed catalyst solution in a Pt / Al 2 O 3 bath formed by nano synthesis.

한편, 도 3 및 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 초소형 개질기의 실시예들에서 상기 다공질 개질수단(30)은 케이싱부재(10)의 내부에 내장되면서 케이싱부재의 외부의 대기와 접촉되지 않는 밀폐상태로 제공될 수 있다.On the other hand, as shown in Figures 3 and 4, in the embodiments of the micro-modifier of the present invention, the porous reforming means 30 is built into the casing member 10 and does not come into contact with the outside of the casing member. It may be provided in a sealed state.

이경우, 열이 외부로 방출되지 않아 단열성을 유지시킬 것이다.In this case, heat will not be released to the outside to maintain thermal insulation.

다음, 도 5에서는 본 발명인 초소형 개질기의 또 다른 실시예를 도시하고 있는데, 상기 다공질 개질수단(30)중 내부 기공들의 표면에 백금촉매가 코팅된 CO제거층(30b)은 상기 케이싱부재(10)의 외부로 돌출되어 대기와 접촉되도록 할수 있다.Next, FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, the micro-modifier, the CO removal layer (30b) coated with a platinum catalyst on the surface of the internal pores of the porous reforming means 30 is the casing member (10) It can protrude out of and make contact with the atmosphere.

이 경우, CO제거층(30b)에는 대기중의 산소가 접촉 유입되고, 이와 같은 산소는 CO제거 효율을 보다 향상시키어 방출가스(수소가스)에 포함되는 CO의 양을 대폭 감소시키게 한다.In this case, oxygen in the atmosphere is brought into contact with the CO removal layer 30b, and this oxygen further improves the CO removal efficiency, thereby greatly reducing the amount of CO included in the discharge gas (hydrogen gas).

이때, 다공질 개질수단(30)인 다공질 세라믹의 내부 기공들은 실제로는 마이크로 크기이고, 이를 통하여 가열된 메탄올기체가 자연 증발 형태로 올라오면서 수소가스로의 개질이 이루어 지기 때문에, 상기 가스 개질수단(30)인 다공질 세라믹중 CO제거층(30b)이 대기에 노출되었다 해도, 대기압에 의하여 공기의 유입이 더 이루어 지고, 가스 개질층(30a)을 통과하는 수소가스가 대기중으로 방출되는 양은 거의 없기 때문에, 수소가스의 누출 우려는 거의 없다.At this time, the internal pores of the porous ceramic, which is the porous reforming means 30, are actually micro-sized, and the gas reforming means 30 is reformed to hydrogen gas while the heated methanol gas is naturally evaporated. Although the CO removal layer 30b of the phosphorous porous ceramic is exposed to the atmosphere, air is further introduced by the atmospheric pressure, and since hydrogen gas passing through the gas reforming layer 30a is hardly discharged into the atmosphere, hydrogen is removed. There is little concern about leakage of gas.

따라서, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예의 초소형 개질기(1)는, 2중의 촉매층 구조인 다공질 개질수단(30)을 포함하기 때문에, 가스개질은 물론, CO의 완벽한 제거를 구현하여 최종적으로 연료 전지의 효율성을 향상시 킬 것이다.Therefore, as shown in FIG. 5, since the micro reformer 1 of another embodiment of the present invention includes a porous reforming means 30 having a double catalyst layer structure, gas reforming as well as perfect removal of CO can be achieved. Implementation will ultimately improve the fuel cell's efficiency.

다음, 도 6에서는 본 발명인 연료 전지용 초소형 개질기의 또 다른 실시예를 도시하고 있다.Next, Fig. 6 shows another embodiment of the micro reformer for a fuel cell of the present invention.

즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 초소형 개질기(1)는, 상기 연료 주입구(12)와 가열수단(14)이 양측이 개구된 케이싱부재(10)의 중앙에 배치되고, 동시에 이를 기준으로 케이싱부재(10)의 양측으로 도 3의 단일 촉매(34) 또는 도 4 및 도 5의 2중 촉매(34a)(34b)가 기공들의 표면에 코팅된 다공질 개질수단(30)과 촉매수단(50) 및 수소선택 투과수단(70)이 각각 케이싱부재내에 내장되는 2중의 수소 배출 구조로 구성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 6, another micro reformer 1 of the present invention is disposed in the center of the casing member 10 in which the fuel inlet 12 and the heating means 14 are open at both sides, At the same time, on the basis of this, on both sides of the casing member 10, the porous catalyst 30 and the single catalyst 34 of FIG. 3 or the double catalysts 34a and 34b of FIGS. 4 and 5 are coated on the surfaces of the pores. The catalyst means 50 and the hydrogen selective permeation means 70 may each be composed of a double hydrogen discharge structure embedded in the casing member.

따라서, 이와 같은 또 다른 실시예의 본 발명의 초소형 개질기(1)는 하나의 케이싱부재(10)의 내부 양측에서 연료를 개질시키고, CO를 제거하면서 선택적으로 수소를 투과하는 2중으로 고순도의 수소를 방출시키는 구조이므로, 하나의 개질기로서 2개의 연료 전지(발전부)에 수소연료를 공급할 수 있어, 다중 연료 전지를 사용하는 기기에 탑재되는 것을 가능하게 하고, 개질기의 수를 축소시키도록 하기 때문에, 전체적인 기기에 탑재되는 연료 전지의 소형화에 유용한 것이다.Accordingly, the micro reformer 1 of the present invention according to another embodiment reforms the fuel at both inner sides of one casing member 10, and releases high-purity hydrogen in double which selectively permeates hydrogen while removing CO. The structure allows the hydrogen fuel to be supplied to two fuel cells (power generation units) as one reformer, which makes it possible to be mounted in equipment using multiple fuel cells and to reduce the number of reformers. It is useful for miniaturization of fuel cells mounted in equipment.

이와 같은 본 발명의 연료 전지용 초소형 개질기에 의하면, 다공질 세라믹 의 개질수단을 사용하여 연료가스 생성 후 개질시 촉매 반응 표면적을 증가시켜 고순도의 수소 정제를 가능하게 한다.According to the micro reformer for a fuel cell of the present invention, by using a reforming means of porous ceramics, the catalytic reaction surface area is increased during reforming after fuel gas generation to enable high purity hydrogen purification.

즉, 다공질 세라믹인 개질수단의 내부에 형성되는 무수히 많은 마이크로 기공들의 표면에 가스개질용 촉매 또는 이에 더불어 CO제거 촉매가 코팅됨으로서, 촉매의 코팅면적이 평탄한 유로에 비하여 매우 확대되고, 결국 촉매 반응 면적을 확대시킴으로서, 수고 개질효율이 증대되어 고순도의 수조 정제를 가능하게 하면서 최종적으로 수소를 연료로 사용하는 PEMFC의 전지 효율성을 극대화시키는 이점을 제공한다.That is, the gas reforming catalyst or the CO removal catalyst is coated on the surface of the myriad micro pores formed inside the reforming means, which is a porous ceramic, so that the coating area of the catalyst is greatly enlarged compared to the flat flow path, and thus the catalytic reaction area. By increasing the efficiency of the process, the reforming efficiency of the water can be increased, thereby providing the advantage of maximizing the cell efficiency of the PEMFC which finally uses hydrogen as a fuel while enabling high purity tank purification.

더하여, 수소 개질부인 다공질 개질수단과 CO 제거부(PROX)인 백금 멤브레인의 촉매수단 및, 선택적 수소 투과 수단인 팔라듐 멤브레인이 케이싱부재에 일체형으로 배치 제작됨으로서, 기존의 복잡한 유로를 갖는 셀들의 적층 구조의 개질기 에 비하여 보다 구조가 간소화되어 소형화를 가능하게 하고, 이는 결국 휴대용 기기의 탑재성을 향상시키는 다른 효과도 있다.In addition, the porous reforming means, which is a hydrogen reforming portion, the catalyst means of the platinum membrane, which is a CO removal portion (PROX), and the palladium membrane, which is an optional hydrogen permeation means, are integrally manufactured and manufactured in the casing member, thereby stacking cells having a conventional complex flow path. Compared to the reformer of the structure, the structure is more simplified to allow the miniaturization, which has another effect of improving the mountability of the portable device.

또한, 수소 개질부인 다공질 개질수단인 다공질 세라믹으로 제공되어 공급된 메탄올연료를 흡수하는 모세관기능을 갖추기 때문에, 연료가 케이싱부재의 외부로 누출되지 않고, 가열시의 충분한 기체화 및 수소개질을 가능하게 하는 다른 우수한 효과를 제공한다.In addition, since it has a capillary function for absorbing the supplied methanol fuel provided by the porous ceramic as the porous reforming means as the hydrogen reforming portion, the fuel does not leak to the outside of the casing member, thereby enabling sufficient gasification and water quality during heating. To provide other excellent effects.

마지막으로, 세라믹 재질의 케이싱부재로 다공질 개질수단과 촉매수단 및 수소선택 투과수단을 포위함으로서, 수소 개질에 영향을 미치는 단열성을 유지시키는 한편, 개질기의 높이에 따른 온도구배의 차이도 적어 하는 등의 또 다른 우수한 효과를 제공하는 것이다.Finally, by enclosing the porous reforming means, the catalytic means, and the hydrogen selective permeation means with the ceramic casing member, the thermal insulation affecting the hydrogen reforming is maintained, and the difference in temperature gradient according to the height of the reformer is reduced. Another excellent effect is to provide.

상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것 임을 분명하게 밝혀두고자 한다. While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, those skilled in the art can variously modify the invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And that it can be changed. Nevertheless, it will be clearly understood that all such modifications and variations are included within the scope of the present invention.

Claims (16)

연료공급구 및, 이를 통하여 공급된 연료를 가열하는 가열수단이 각각 적어도 하나 이상 구비되고, 적어도 일측이 개구된 케이싱부재; 및, A casing member having at least one fuel supply port and at least one heating means for heating the fuel supplied through the fuel supply port, and having at least one side opened; And, 상기 케이싱부재에 내장되고, 내부에 형성된 기공들의 표면에는 가스개질용 촉매가 코팅되어 연료 기체를 수소가스로 개질 시키는 다공질 개질수단;Porous reforming means embedded in the casing member, the surface of the pores formed therein is coated with a catalyst for reforming gas to reform the fuel gas into hydrogen gas; 을 포함하여 구성된 연료 전지용 초소형 개질기.Miniature reformer for a fuel cell comprising a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다공질 개질수단상에 적층되는 CO 제거용 촉매수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.Micro reformer further comprises a catalyst means for removing CO deposited on the porous reforming means. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 다공질 개질수단 또는 상기 CO 제거용 촉매수단상에 적층되어 고순도의 수소를 배출시키는 수소선택 투과수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.And a hydrogen selective permeation means which is stacked on the porous reforming means or the CO removal catalyst means and discharges hydrogen of high purity. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 케이싱부재는 단열 특성이 우수한 세라믹으로 구성되고, 상기 연료공급구는 상기 세라믹 케이싱부재의 바닥 측에 제공되고, 상기 가열수단은 상기 세라믹 케이싱부재의 바닥 양측에 내장되는 히터코일인 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The casing member is composed of a ceramic having excellent heat insulating properties, the fuel supply port is provided on the bottom side of the ceramic casing member, the heating means is a very small, characterized in that the heater coil embedded in the bottom side of the ceramic casing member Reformer. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다공질 개질수단은, 세라믹분말과 유기물이 혼합되어 제작된 세라믹 테이프의 연소시 세라믹 테이프에 포함된 유기물이 소각 제거되어 세라믹 내부에 일체로 기공들이 형성되고, 상기 기공들이 형성된 세라믹 테이프들이 적층 후 소결되어 일체의 다공질 세라믹으로 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.In the porous reforming means, when the ceramic tape and the organic material are mixed with each other, the organic material contained in the ceramic tape is incinerated and the pores are integrally formed in the ceramic, and the ceramic tapes having the pores are laminated and sintered. Micro reformer, characterized in that composed of a single porous ceramic. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다공질 개질수단의 내부 기공들의 표면에 코팅되는 가스개질용 촉매는 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)의 혼합촉매로 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The gas reforming catalyst coated on the surface of the internal pores of the porous reforming means is a micro reformer, characterized in that consisting of a mixed catalyst of copper (Cu) and zinc oxide (ZnO). 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 가스개질용 촉매에는 Ga2O3, Al2O3, ZrO2 및 Cr2O3 중 하나가 추가로 혼합 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The gas reforming catalyst is a compact reformer, characterized in that one of Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Cr 2 O 3 is further mixed. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다공질 개질수단은,The porous reforming means, 가열된 메탄올 기체를 수소가스로 개질 시키는 구리(Cu)와 산화아연(ZnO)의 혼합촉매가 내부 기공들의 표면에 코팅되어 가스개질영역을 제공하는 가스개질층;및,A gas reforming layer coated with a mixed catalyst of copper (Cu) and zinc oxide (ZnO) for reforming the heated methanol gas with hydrogen gas to provide a gas reforming region by coating the surface of the inner pores; 상기 가스개질층상에 제공되고, 가스에 포함된 CO를 제거하는 백금촉매가 내부 기공들의 표면에 코팅되어 CO 제거영역을 제공하는 CO제거층;A CO removal layer provided on the gas reforming layer and coated with a surface of internal pores with a platinum catalyst for removing CO included in the gas to provide a CO removal region; 을 포함하여 2중 촉매층 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.Micro reformer comprising a double catalyst layer structure, including. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 가스개질층의 혼합촉매와 CO제거층의 백금촉매에는 Ga2O3, Al2O3, ZrO2 및 Cr2O3 중 하나가 추가로 혼합 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The micro reformer, characterized in that the mixed catalyst of the gas reforming layer and the platinum catalyst of the CO removal layer further comprises one of Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Cr 2 O 3 . 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 2중 촉매층 구조의 가스 개질수단은 내부에 기공들이 형성된 다공질 세라믹이 혼합촉매 용액에 소정깊이로 침지되고, 나머지 부분이 백금촉매용액에 침지되어 2중의 촉매층이 기공 표면에 코팅된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The gas reforming means of the double catalyst layer structure is characterized in that the porous ceramic having pores formed therein is immersed in the mixed catalyst solution to a predetermined depth, and the remaining portion is immersed in the platinum catalyst solution so that the double catalyst layer is coated on the pore surface. Micro reformer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다공질 개질수단은 상부에 적층되는 CO 제거용 촉매수단 또는 수소선택 투과수단에 의해 상기 케이싱부재의 내부에 밀폐상태로 내장된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The porous reformer is a micro-modifier, characterized in that the built-in sealed state in the casing member by the CO removal catalyst means or hydrogen selective transmission means stacked on the top. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 2중 촉매층 구조의 다공질 개질수단은 상부에 적층되는 CO 제거용 촉매수단 또는 수소선택 투과수단에 의해 상기 케이싱부재의 내부에 밀폐상태로 내장된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The micro reformer of the dual catalyst layer structure is characterized in that the micro reformer is built in a sealed state inside the casing member by a catalyst removal means for hydrogen or a hydrogen selective transmission means stacked on top. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 2중 촉매층 구조의 다공질 개질수단중 CO제거층은 CO 제거효율을 높이도록 상기 케이싱부재의 개구 상부로 돌출되어 공기접촉이 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The micro-reformer of the porous catalyst means of the dual catalyst layer structure is characterized in that the small reformer is projected to the upper portion of the opening of the casing member to increase the CO removal efficiency is configured to enable air contact. 제 2항, 제 11항 및, 제 12항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 11 and 12, 상기 CO제거용 촉매수단은, CO를 제거하는 백금 멤브레인으로 제공된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The catalytic reforming means for CO removal, micro reformer characterized in that provided as a platinum membrane for removing CO. 제 3항, 제 11항 및, 제 12항중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 3, 11, and 12, 상기 수소선택 투과수단은, 고순도 수소의 정제 배출을 가능하게 하는 팔라듐(Pd) 멤브레인으로 제공된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.Wherein said hydrogen selective permeation means is provided as a palladium (Pd) membrane that enables refined discharge of high purity hydrogen. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연료 주입구와 가열수단이 양측이 개구된 케이싱부재의 중앙에 배치되면서, 그 양측으로 가스개질용 단일촉매 또는 가스 개질 및 CO제거의 2중 촉매가 내부 기공들에 코팅된 다공질 개질수단과 CO제거용 촉매수단 및 수소선택 투과수단이 각각 케이싱부재에 내장되는 2중의 수소배출형태로 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 개질기.The fuel injection port and the heating means are disposed at the center of the casing member having both sides opened, and both the reforming means and the CO reforming are coated on the inner pores with a single catalyst for gas reforming or a double catalyst for gas reforming and CO removal. A micro reformer characterized in that the catalyst means for hydrogen and the hydrogen selective transmission means are each composed of a double hydrogen discharge form embedded in the casing member.
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