KR20070013946A - 냉각 효율을 증대시킨 개질기 및 연료전지 시스템 - Google Patents

냉각 효율을 증대시킨 개질기 및 연료전지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선택적 산화부의 냉각 효율을 증대시킨 개질기에 관한 것으로, 열을 공급하는 열원부, 상기 열을 이용한 수증기 개질 촉매 반응을 통해 원료 연료를 수소가 주성분인 개질 가스로 개질하는 개질부, 상기 개질부에서 생성된 개질 가스에 포함된 일산화탄소를 수성가스 촉매 반응을 통해 저감하는 수성가스 전환부, 상기 수성가스 전환부의 반응 후 개질 가스에 잔류하는 일산화탄소를 선택적 산화 촉매 반응을 통해 더욱 저감하는 선택적 산화부를 포함하며, 상기 선택적 산화부에 미립의 물을 분사하는 분무장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하기 때문에, 공기의 송풍을 이용한 물의 기화열을 이용하여 선택적 산화부를 효과적으로 냉각하여, 선택적 산화부의 온도를 촉매 활성화 온도로 용이하게 유지하여, 고효율의 연료 전지를 운전할 수 있다.
연료전지 시스템, 냉각기, 수냉, 선택적 산화부

Description

냉각 효율을 증대시킨 개질기 및 연료전지 시스템{Reformer and fuel cell to improve cooling efficiency}
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따라 선택적 산화부에 냉각기가 설치된 사시도,
도 3는 도 2의 선 'AA'을 따라 절단한 단면도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 송풍부의 분해사시도,
도 5은 본 발명의 제2실시예에 따라 선택적 산화부에 냉각기가 설치된 사시도,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따라 선택적 산화부에 냉각기가 설치된 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
120 : 개질기 122 : 개질부
123 : 열원부 124 : 수성가스전환부
125 : 선택적 산화부 140 : 전기발생부
153 : 물저장용기 160 : 냉각기
161 : 방열부재 162 : 방열핀
163 : 분무노즐 165 : 히트파이프
166 : 초음파진동자 170 : 송풍부
본 발명은 냉각 효율을 증대시킨 개질기에 관한 것으로, 특히 선택적 산화부의 냉각 효율을 증대시킨 개질기에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응에 의해 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 상기 수소는 순수한 수소를 직접 연료전지 시스템에 공급할 수도 있고, 메탄올, 에탄올, 천연가스 등과 같은 탄화수소계열 물질을 개질하여 수소를 공급할 수도 있다. 상기 산소는 순수한 산소를 직접 연료전지 시스템에 공급할 수도 있고, 공기 펌프등을 이용하여 통상의 공기에 포함된 산소를 공급할 수도 있다.
이러한 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 상온 또는 100℃ 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 알칼리형 연료전지, 150∼200℃ 부근에서 작동하는 인산형 연료전지, 600∼700℃의 고온에서 작동하는 용융탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화물형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 기본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.
이 중에서 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)는 메탄올, 에탄올, 천연가스 등의 탄화수소 계열 물질을 개질하여 만들어진 수소를 사용하며, 다른 연료전지에 비하여 출력 특성이 탁월하고 작동 온도가 낮을 뿐더러 빠른 시동 및 응답 특성을 가진다. 또한 자동차와 같은 이동용 전원은 물론 주택이나 공공건물과 같은 분산용 전원 및 휴대용 전자기기와 같은 소형용 전원 등으로 이용할 수 있어 그 응용범위가 넓은 장점을 가지고 있다.
상기와 같은 고분자 전해질형 연료전지가 기본적으로 시스템의 구성을 갖추기 위해서는 연료용기와, 상기 연료용기에 저장된 연료를 개질하여 수소를 발생시키는 개질기와, 상기 수소를 공급받아 산소와 함께 전기화학반응을 하여 전기를 발생하는 전기발생부를 포함한다. 상기 전기발생부는 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 단위 연료 전지를 포함한다.
따라서, 고분자 전해질형 연료전지는 연료 용기에 저장된 연료를 개질기에 공급하고, 개질기가 연료를 개질하여 수소를 발생시키며, 전기 발생부가 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응하여 전기 에너지를 생산한다.
상기와 같은 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 전기발생부는 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly : MEA)와 바이폴라 플레이트(bipolar plate)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수십 개로 적층된 스택(stack)구조를 가질 수 있다. 전극-전해질 합성체는 전해질막을 사이에 두고 양극 전극과 음극 전극이 부착된 구조를 가진다. 그리고 바이폴라 플레이트는 연료전지의 반응에 필요한 수소와 산소가 공급되는 통로의 역할 및 각 전극-전해질 합성체의 양극 전극과 음극 전극을 직렬로 연결하는 전도체의 역할을 동시에 수행한다. 바이폴라 플레이트에 의해 양극 전극에는 수소가 공급되는 반면, 음극 전극에는 산소가 공급된다. 이 과정에서 양극 전극에서는 수소의 산화 반응이 일어나게 되고, 음극 전극에서는 산소의 환원 반응이 일어나게 되며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기를 얻을 수 있다.
상기 개질기는 상기 원료 연료와 물을 개질 반응에 의해 상기 전기발생부의 전기 생성에 필요한 수소가 풍부한 개질 가스로 전환할 뿐만 아니라, 상기 개질 가스에 포함되어 연료 전지의 촉매를 피독시키는 유해 물질인 일산화탄소를 제거한다. 따라서 통상적인 개질기는 원료 연료를 개질하여 수소가 풍부한 개질 가스를 발생시키는 개질부와, 상기 개질 가스에 혼합된 일산화탄소를 제거하는 일산화탄소 제거부를 포함한다. 상기 개질부는 수증기 개질(Steam Reforming : SR), 부분 산화(Partial Oxidation : POX), 자열 반응(Autothermal Reaction : ATR) 등의 촉매 반응을 통해 원료 연료를 수소가 풍부한 개질 가스로 전환한다. 상기 일산화탄소 제거부는 수성가스 전환(Water Gas Shift : WGS), 선택적 산화(Preferential CO Oxidation: PROX) 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등을 통해 상기 개질 가스에 포함된 일산화탄소를 제거한다.
한편 상기한 개질기의 선택적 산화 촉매 반응에 있어서, 일반적으로 촉매는 알루미나에 담지된 백금(Pt/Al2O3), 알루미나에 담지된 루테늄(Ru/Al2O3)등이 사용되고, 적절한 촉매 활성화 온도는 100∼300 ℃ 이다. 선택적 산화 촉매 반응의 일산화탄소 제거 반응식은 하기 반응식 1과 같다.
선택적 산화 촉매 반응 : CO ＋ ½O2 → CO2 ΔH298 = - 284.1 KJ/mol
통상의 개질기는 수증기 개질 촉매 반응, 수성가스 전환 촉매 반응, 선택적 산화 촉매 반응을 하는 각각의 개질부, 수성가스 전환부, 선택적 산화부를 포함한다. 이들은 상기 순서대로 개질 가스가 유동할 수 있도록 연통된 구조로 되어 있으며, 열을 공급하는 열원부에 의해 각각 촉매 활성화 온도까지 가열된다.
그런데 상기 선택적 산화부의 촉매 활성화 온도는 상기 개질부 또는 상기 수성가스 전환부의 촉매 활성화 온도보다 저온이기 때문에, 서로 연통된 상기 개질기의 구조로 인하여 상기 개질부와 상기 수성가스 전환부의 고온의 개질 가스가 충분히 냉각되지 않고 상기 선택적 산화부에 유입될 수 있다. 그러면 상기 선택적 산화부의 온도는 적절한 촉매 활성화 온도 이상이 될 수 있다. 이러한 경우, 상기 선택적 산화부의 촉매는 비활성화되어 일산화탄소 제거 성능이 저하된다. 이렇게 일산화탄소가 충분히 제거되지 않은 개질 가스가 상기 전기발생부에 그대로 유입되면, 상기 전기발생부의 촉매는 일산화탄소에 의해 피독되어 전체적으로 연료 전지의 성능을 저하시키고 수명을 단축시키는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 선택적 산화부의 선택적 산화 촉매반응에 필요한 적절한 촉매 활성화 온도를 유지하기 위하여 효율적으로 선택적 산화부를 냉각하는 장치를 갖는 개질기를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여,본 발명에 따른 개질기는 열을 공급하는 열원부, 상기 열을 이용한 수증기 개질 촉매 반응을 통해 원료 연료를 수소가 주성분인 개질 가스로 개질하는 개질부, 상기 개질부에서 생성된 개질 가스에 포함된 일산화탄소를 수성가스 촉매 반응을 통해 저감하는 수성가스 전환부, 상기 수성가스 전환부의 반응 후 개질 가스에 잔류하는 일산화탄소를 선택적 산화 촉매 반응을 통해 더욱 저감하는 선택적 산화부를 포함하며, 상기 선택적 산화부에 미립의 물을 분사하는 분무장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 개질기는 상기 선택적 산화부의 방열을 위한 방열부재를 더 포함한다. 상기 방열부재의 일측면은 방열핀을 갖고, 타측면은 상기 선택적 산화부의 설치면에 대응하는 형상과 치수를 갖는다. 상기 방열부재는 상기 선택적 산화부의 설치면에 일체로 설치되거나 히트 파이프를 이용하여 상기 선택적 산화부와 연결설치될 수 있다.
상기 분무장치는 노즐 또는 초음파 진동자를 포함할 수 있다.
또한 개질기는 상기 방열부재에 공기를 송풍하는 송풍장치를 구비할 수 있고, 상기 송풍장치는, 상기 방열부재의 일측면의 길이와 대응하는 길이를 갖고 상기 방열부재의 일측면 상부에 위치되는 토출부를 포함한다.
이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시한 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다. 도면상에서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은 연료 용기(110), 개질기(120), 전기발생부(140) 및 공기 펌프(131, 132)로 구성된다.
상기 연료전지 시스템은 개질기(120)를 통해 원료 연료로부터 수소를 발생시키고, 상기 수소를 전기발생부(140)에 공급하여 수소와 산소의 전기 화학 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용한다.
연료 용기(110) 내에는 상기 원료 연료를 저장하고, 연료 용기(110)와 개질기(120) 사이에 연통하도록 설치된 연료 공급관(111)을 통해 연료 용기(110)내의 원료 연료를 개질기(120)에 공급한다.
개질기(120)는 개질부(122)와 열원부(123) 및 양극 방출 가스 버너(121)를 포함한다. 상기 원료 연료의 일부(이하 개질 연료라 한다)는 물과 혼합되어 개질부(122)에 유입되고, 상기 원료 연료의 나머지 일부(이하 연소 연료라 한다)는 열원부(123)에 유입된다. 개질부(122)는 수증기 개질 촉매 반응을 통해 상기 개질 연료 를 개질하여 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성하고, 열원부(123)는 상기 연소 연료를 연소시켜 개질부(122)에 열원을 공급하며, 양극 방출 가스버너(121)는 후술하는 전기발생부(140)의 양극 방출 가스를 산화시킨다.
한편 상기 개질가스에는 일산화탄소가 일정량 포함되어 있기 때문에 상기 개질가스가 전기발생부(140)에 그대로 유입되면 촉매를 피독시켜 연료전지 시스템의 성능이 저하된다. 따라서 개질기(120)는 상기 개질가스에 포함된 일산화탄소를 저감시키기 위하여, 각각 수성가스 전환 촉매반응과 선택적 산화 촉매반응을 하는 수성가스 전환부(124) 및 선택적 산화부(125)를 더 포함한다. 선택적 산화부(125)에는 선택적 산화 촉매 반응에 필요한 산소가 공기펌프(131)에 의해 공급된다.
상기 구성을 통하여, 개질부(122)에서 생성된 개질가스는 수성가스 전환부(124)에 유입되어 일산화탄소를 1차로 저감하고, 상기 수성가스 전환부(124)에서 반응한 개질 가스는 선택적 산화부(125)에 유입되어 일산화탄소를 2차로 저감한다. 수성가스 전환 촉매반응과 선택적 산화 촉매반응을 반응식으로 나타내면 각각 하기의 반응식 2 및 반응식 3과 같다.
수성가스 전환 촉매반응 : CO ＋ H2O → CO2 ＋ H2 ΔH298 = -41.1 KJ/mol
선택적 산화 촉매반응 : CO ＋ ½O2 → CO2 ΔH298 = -284.1 KJ/mol
전기발생부(140)는 개질기(120)를 통해 개질된 수소와 공기 펌프(132)를 통 해 유입된 통상의 공기에 포함된 산소를 전기화학적인 반응을 일으켜 전기 에너지를 발생시킨다. 전기발생부(140)는 수소와 산소를 각각 산화/환원시키는 전극-전해질 합성체(144)와, 수소와 산소를 전극-전해질 합성체로 공급하기 위한 바이폴라 플레이트(145)를 포함할 수 있다. 전극-전해질 합성체(144)는 양측면을 이루는 양극 전극(142) 및 음극 전극(143) 사이에 전해질막(141)이 개재된 통상적인 전극-전해질 합성체의 구조를 가질 수 있다. 전기발생부(140)의 전기화학 반응을 반응식으로 나타내면 하기 반응식 4와 같다.
양극 전극 : H2 → 2H+ ＋ 2e-
음극 전극 : ½O2 ＋ 2H+ ＋ 2e- → H2O
전체반응식 : H2 ＋ ½O2 → H2O ＋ 전류 ＋ 열
전기발생부(140)의 일단에는 응축기(151)와 분리기(152)가 설치된다. 응축기(151)는 전기발생부(140)에서 배출된 가스 중 수증기를 응축하고, 분리기(152)에서는 이렇게 응축된 물 및 잔여가스를 분기하여 이를 각각 물저장용기(153)와 양극 방출가스 버너(121)로 이송한다. 물저장용기(153)에 저장된 물은 물공급펌프(154)로 가압하여 물저장용기(153)와 개질기(120) 사이에 연통되어 설치된 제1물공급관(155)을 통해 개질기(120)로 공급된다.
개질기(120)의 선택적 산화부(125)와 인접한 곳에는 제1물공급관(155)에 밸 브(157)가 설치되고, 밸브(157)를 통해 제2물공급관(156)이 분기된다. 제2물공급관(156)은, 선택적 산화부(125)와 일체로 또는 선택적 산화부(125)와 인접하여 설치된 냉각기(160)와 연통되어 설치된다. 따라서 물저장용기(153)에 저장된 물의 일부는 순차적으로 물공급펌프(154), 제1물공급관(155), 밸브(157), 제2물공급관(156)을 따라 냉각기(160)에 공급되어 선택적 산화부(125)의 수냉 작용을 돕는다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따라 선택적 산화부(125)에 냉각기(160)가 설치된 사시도이고, 도 3는 도 2의 선 AA'을 따라 절단한 단면도이다.
도 2, 도 3을 참조하면, 냉각기(160)는 방열부재(161), 방열핀(162), 분무노즐(163), 송풍부(170)로 구성된다.
하우징(171)은 3면이 벽체로 이루어지며 선택적 산화부(125)의 일측면에 설치된다. 하우징(171)의 상부에는 제2물공급관(156)이 고정부재(164)를 이용하여 고정되고, 하우징(171)의 내부에는 송풍부(170)가 설치된다.
제2물공급관(156)의 말단에는 분무노즐(163)이 연통되어 설치된다. 분무노즐(163)은 일단면에 미세공이 타공된 원주형의 중공관이며, 분무노즐(163)의 길이는 방열부재(161)의 폭에 대응한다. 분무노즐(163)은 송풍부(170)의 토출부(173) 부근의 상단에 위치하며, 토출부(173)의 길이방향과 평행하도록 설치된다.
방열부재(161)의 재질은 열전도율이 높은 재질일 수 있고, 방열부재(161)의 하부면의 형상과 치수는 선택적 산화부(125)의 설치면과 대응하는 형상과 치수이다. 방열부재(161)의 하부면은 고열에 견딜 수 있도록 용접 등과 같은 방법으로 선택적 산화부(125)의 일측면과 밀접하게 연결설치될 수 있다. 또한 방열부재(161)의 상부면에는 방열핀(162)이 형성되어 있다. 따라서 열전도에 의해 선택적 산화부(125)의 열이 방열부재(161)를 통해 방열핀(162)으로 열전달될 수 있다. 본 실시예에서는 선택적 산화부(125)가 평판형인 경우를 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 선택적 산화부(125)가 원통형 등일 때에도 방열부재(161)를 설치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 송풍부(170)의 분해사시도이다. 도 4를 참조하면, 송풍부(170)는 하우징(171) 내부에 설치되며, 안내날개(172)와 구동부(174) 및 횡류팬(175)으로 구성된다.
횡류팬(175) 양단의 중심부에는 회전축(176)이 형성되고, 하우징(171)의 양측면에 형성된 구멍(177)에 회전축(176)이 회전가능하게 관통함으로써 횡류팬(175)은 하우징(171)에 회전가능하게 설치된다. 구멍(177)에는 베어링(178)이 설치되어 부하없이 횡류팬(175)의 회전이 가능하다. 또한 일측의 하우징(171) 외측면에는 돌출된 회전축(176)와 연결설치된 구동부(174)가 장착되어 횡류팬(175)을 회전시킨다.
횡류팬(175)의 상하에는 횡류팬(175)의 외형에 대응하는 곡면 형상의 안내날개(172)가 각각 설치되고, 횡류팬(175) 주위를 둘러싸도록 설치된 안내날개(172)의 전방과 후방은 개방된 상태로 유지된다. 이 때, 안내날개(172)의 전방 개방부는 토출부(173)를 형성하고 후방 개방부는 공기흡입부(179)를 형성한다. 구동부(174)의 작동에 의해서 횡류팬(175)이 회전함으로써 공기흡입부(179)를 통해 흡입된 공기는 토출부(173)를 통해 방열부재(161)를 향하여 방출된다.
상기 구성을 통하여, 물저장용기(153)에 저장된 물은 물공급펌프(154)로 가압되어 제1물공급관(155), 밸브(157), 제2물공급관(156)를 통해 순차적으로 이송되어 분무 노즐(163)로 공급된다. 밸브(157)를 조작함으로써 상기 분무 노즐(163)에 공급되는 물의 양을 조절할 수 있다. 상기 공급된 물은 분무 노즐(163)을 통하여 방열부재(161) 및 방열핀(162)으로 분무되고, 송풍부(170)의 토출부(173)를 통해 토출되는 공기를 통해 더욱 용이하게 기화된다. 따라서 상기 기화열로 방열부재(161) 및 방열핀(162)이 효율적으로 냉각되어, 이에 접하여 설치된 선택적 산화부(125)의 온도를 촉매 활성화 온도로 용이하게 유지할 수 있다.
도 5은 제2실시예에 따라 선택적 산화부(125)에 냉각기(180)가 설치된 사시도이다.
도 5를 참조하면, 냉각기(180)는 방열부재(161), 방열핀(162), 분무노즐(163), 송풍부(170) 및 히트 파이프(165)로 구성된다. 냉각기(180)의 방열부재(161)는 히트 파이프(165)를 이용하여 선택적 산화부(125)와 연결되어 설치되고, 냉각기(180)의 여타 다른 구성은 제1실시예에 따른 냉각기(160)와 유사하다.
히트 파이프(165)의 일단은 선택적 산화부(125)의 일측면과 연결설치되고, 타단은 방열부재(161)의 일측면과 연결설치된다. 히트 파이프(165)의 일단이 선택적 산화부(125)에 설치되어 접하는 곳은 선택적 산화부(125)의 다른 표면보다 지속적으로 온도가 높아서 냉각이 더 필요한 지점이 될 수 있다. 또한 일반적인 히트파이프의 설치 방법에 따라, 중력식 히트파이프의 경우 선택적 산화부(125)가 방열부재(161)보다 하단에 위치해야 하지만, 모세관식 히트파이프의 경우 설치 위치에 제 한이 없다.
상기 구성에 따라, 선택적 산화부(125)에서 발생한 열은 히트 파이프(165)를 통해 방열부재(161) 및 방열핀(162)에 열전달된다. 이후에는 상기 제1실시예에서 전술한 작용에 따라, 물저장용기(153)에 저장된 물은 분무 노즐(163)로 공급된다. 상기 공급된 물은 분무 노즐(163)을 통하여 방열부재(161) 및 방열핀(162)으로 분무되고, 송풍부(170)의 토출부(173)를 통해 토출되는 공기를 통해 더욱 용이하게 기화된다. 따라서 상기 기화열로 방열부재(161) 및 방열핀(162)이 효율적으로 냉각되어, 이에 접하여 설치된 선택적 산화부(125)의 온도를 촉매 활성화 온도로 용이하게 유지할 수 있다.
상기 제2실시예에 따른 구성은, 선택적 산화부(125)의 외표면이 물로 인한 부식에 취약하거나 선택적 산화부(125) 주변의 설치 공간에 의한 제약이 있더라도, 선택적 산화부(125)의 온도를 촉매 활성화 온도로 용이하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 제3실시예에 따라 선택적 산화부(125)에 냉각기(190)가 설치된 사시도이다. 냉각기(190)는 상기 제2실시예와 여타 구성은 유사하고, 다만 분무 노즐(163)(도 5 참조) 대신에 초음파 진동자(166)가 설치되고, 초음파 진동자(166)를 구동하는 초음파발진회로(미도시) 및 전원회로(미도시)가 부가될 수 있다. 초음파 진동자(166)는 비교적 저전력을 이용하여 물을 미세하게 분무할 수 있고, 물을 가압하여 공급하지 않아도 되는 장점이 있다. 따라서 분무 노즐(163)보다 더욱 용이하게 물을 미세하게 분무하여 보다 효율적으로 기화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템에 의하면, 공기의 송풍을 이용한 물의 기화열을 이용하여 선택적 산화부(125)를 효과적으로 냉각하여, 선택적 산화부(125)의 온도를 촉매 활성화 온도로 용이하게 유지하여, 고효율의 연료 전지를 운전할 수 있다.

Claims (21)

  1. 열을 공급하는 열원부;
    상기 열을 이용한 수증기 개질 촉매 반응을 통해 원료 연료를 수소가 주성분인 개질 가스로 개질하는 개질부;
    상기 개질부에서 생성된 개질 가스에 포함된 일산화탄소를 수성가스 촉매 반응을 통해 저감하는 수성가스 전환부;
    상기 수성가스 전환부의 반응 후 개질 가스에 잔류하는 일산화탄소를 선택적 산화 촉매 반응을 통해 더욱 저감하는 선택적 산화부를 포함하며,
    상기 선택적 산화부에 미립의 물을 분사하는 분무장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 산화부의 방열을 위한 방열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방열부재의 일측면은 방열핀을 갖는 것을 특징으로 하는 개질기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열부재의 타측면은 상기 선택적 산화부의 설치면에 대응하는 형상과 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 개질기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 선택적 산화부의 설치면에 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 개질기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 방열부재는 히트 파이프를 이용하여 상기 선택적 산화부와 연결설치되는 것을 특징으로 하는 개질기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분무장치는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분무장치는 초음파 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  9. 제2항 내지 제8항에 있어서,
    상기 방열부재에 공기를 송풍하는 송풍장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송풍장치는, 상기 방열부재의 일측면의 길이와 대응하는 길이를 갖고 상기 방열부재의 일측면 상부에 위치되는 토출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  11. 원료 연료를 저장하는 연료 용기;
    열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 상기 원료 연료로부터 수소를 발생시키는 개질기;
    상기 수소와 산소의 전기화학 반응에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 적어도 하나의 단위 연료전지를 구비하는 전기발생부;
    상기 개질기 및 전기 발생부에 공기를 공급하는 공기 공급부;
    상기 전기발생부에서 생성되는 물을 저장하는 물저장용기로 구성되고,
    상기 개질기는,
    열을 공급하는 열원부;
    상기 열을 이용한 수증기 개질 촉매 반응을 통해 원료 연료를 수소가 주성분인 개질 가스로 개질하는 개질부;
    상기 개질부에서 생성된 개질 가스에 포함된 일산화탄소를 수성가스 촉매 반응을 통해 저감하는 수성가스 전환부;
    상기 수성가스 전환부의 반응 후 개질 가스에 잔류하는 일산화탄소를 선택적 산화 촉매 반응을 통해 더욱 저감하는 선택적 산화부를 포함하며,
    상기 선택적 산화부에 미립의 물을 분사하는 분무장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 물저장용기와 상기 분무장치를 유체소통이 가능하게 연결하는 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선택적 산화부의 방열을 위한 방열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 방열부재의 일측면은 방열핀을 갖는 것을 특징으로 하는 개질기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 방열부재의 타측면은 상기 선택적 산화부의 설치면에 대응하는 형상과 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 개질기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 선택적 산화부의 설치면에 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 개질기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 방열부재는 히트 파이프를 이용하여 상기 선택적 산화부와 연결설치되는 것을 특징으로 하는 개질기.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 분무장치는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 분무장치는 초음파 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  20. 제13항 내지 제19항에 있어서,
    상기 방열부재에 공기를 송풍하는 송풍장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 개질기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 송풍장치는, 상기 방열부재의 일측면의 길이와 대응하는 길이를 갖고 상기 방열부재의 일측면 상부에 위치되는 토출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101300331B1 (ko) * 2007-11-01 2013-08-28 에스케이이노베이션 주식회사 용이한 초기 구동, 운전 안정성 및 높은 열효율을 갖는수소발생 장치

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