KR20070075040A - Fuel cell system having water supply apparatus for reformer - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 개략도;1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 개질기용 물공급장치를 개략적으로 도시한 구성도;Figure 2 is a schematic diagram showing a water supply device for a reformer according to the present invention;
도 3은 개질기용 물공급장치의 물저장탱크의 절취 단면도;3 is a cross-sectional view of the water storage tank of the reformer water supply device;
도 4는 물저장탱크의 내측면을 나타낸 도면;4 is a view showing the inner side of the water storage tank;
도 5는 종래 예의 물공급장치를 나타낸 개략도;5 is a schematic view showing a water supply device of a conventional example;
도 6은 종래 예의 연료전지 시스템을 나타낸 구성도.6 is a configuration diagram showing a fuel cell system of a conventional example.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10 : 전기 발생부10: electricity generating unit
20 : 연료 공급부20: fuel supply unit
30 : 공기 공급부30: air supply
50 : 개질기50: reformer
60 : 기액 분리기60: gas-liquid separator
62 : 기액분리탱크62: gas-liquid separation tank
64a, 64b, 64c, 64d : 삼상밸브64a, 64b, 64c, 64d: three phase valve
[특허문헌 1] 대한민국 특허 공개번호 제2003-0073682호 공보[Patent Document 1] Korean Patent Publication No. 2003-0073682
본 발명은 수소와 산소의 전기화학반응을 통해서 전기를 생성하는 연료전지 시스템에 관한 것이고, 더 상세하게 수소함유연료를 개질하여 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성하는 개질기로부터 배출되는 기상의 물을 회수해서 재활용할 수 있는 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system for generating electricity through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and more particularly to the gaseous water discharged from a reformer for reforming a hydrogen-containing fuel to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen. It relates to a fuel cell system that can be recovered and recycled.
일반적으로, 연료전지 시스템은 전기를 생성하는 발전 시스템으로서, 수소와 산소의 전기화학반응에 의해서 전기를 생성하는 전기 발생부를 갖는다. 상기 전기 발생부는 선택적 이온투과특성을 갖는 전도성 고분자막과, 상기 고분자막의 양측에 제공된 캐소드 전극 및 애노드 전극으로 이루어진 단위전지가 복수개 적층된 구조로 이루어진다. 상기 애노드 전극과 캐소드 전극에 공급된 수소와 산소가 화학반응함으로써 전기가 생성된다. 애노드 전극에 공급하고자 하는 수소는 개질기에서 수소함유연료를 개질함으로써 얻어진다.In general, a fuel cell system is a power generation system that generates electricity, and has an electricity generator that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The electricity generating unit has a structure in which a plurality of unit cells including a conductive polymer membrane having selective ion permeation characteristics and a cathode electrode and an anode electrode provided on both sides of the polymer membrane are stacked. Electricity is generated by chemical reaction between hydrogen and oxygen supplied to the anode electrode and the cathode electrode. Hydrogen to be supplied to the anode is obtained by reforming the hydrogen containing fuel in a reformer.
상기 개질기에 있어서, 수소함유연료를 개질하는 과정에서 수소를 주성분으 로 하는 개질가스와 함께 수증기[H2O(g)]가 생성된다. 전기 발생부에 개질가스만을 공급하기 위해서는 개질기에서 배출되는 개질가스와 수증기를 분리시켜야 한다. 도 5를 참조하면, 개질기(미도시)에서 배출되는 개질가스는 수증기와 함께 연결관(3)을 통해서 응축기(1)에 유입되고, 응축기(1)에는 물저장탱크(2)로부터 공급되는 물[H2O(l)]이 저장되어 있다. 응축기(1)에서 수증기는 물로 응축되는 반면에 개질가스는 배출구를 통해서 전기 발생부로 공급된다. In the reformer, steam [H 2 O (g)] is generated together with the reforming gas containing hydrogen as a main component in the process of reforming the hydrogen-containing fuel. In order to supply only the reformed gas to the electricity generator, the reformed gas and the steam discharged from the reformer must be separated. Referring to FIG. 5, the reformed gas discharged from the reformer (not shown) is introduced into the
응축기(1)에 저장되는 물의 수위가 너무 높으면 물펌프(미도시) 등의 작동에 의해서 응축기(1)의 물은 물저장탱크(2)로 배출되는 반면에 응축기(1)의 물수위가 너무 낮으면 상기 물펌프 등의 작동에 의해서 물저장탱크(2)로부터 물이 유입된다.If the water level stored in the
이때, 개질가스와 수증기를 응축기(1)에 유입시키는 연결관(3)의 하단부는 응축기(1)의 저장물에 침적된 상태로 제공되어 있으므로, 수증기를 효과적으로 응축시킬 수 있다. 그러나, 물저장탱크(2)와 응축기(1) 사이에서 물을 유동시키기 위하여 물펌프 등을 사용하므로 연료전지 시스템의 부피가 증가하고 또한 상기 물펌프의 작동에 의한 소음발생의 문제점이 있었다.At this time, the lower end of the connecting pipe (3) for introducing the reformed gas and water vapor into the
한편, 대한민국 특허 공개번호 제2003-0073682호 공보(특허문헌 1)에는 주연료탱크와 주물탱크에 각각 보조연료탱크와 보조물탱크를 구비하여 주연료탱크와 주물탱크의 교체시 보조연료탱크와 보조물탱크를 이용하도록 함으로써 연료를 중단없이 공급하여 전기에너지를 지속적으로 얻을 수 있는 연료공급장치를 갖는 연료전지 시스템(도 6 참조)이 개시되어 있다. 그러나, 상기 연료전지 시스템에 있어서, 주 물탱크 또는 보조물탱크로부터 물을 공급하기 위하여 물펌프가 사용되고 있으므로 부피가 증가하고 또한 물펌프의 작동에 의한 소음발생의 문제점이 있었다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 2003-0073682 (Patent Document 1) is provided with a secondary fuel tank and an auxiliary tank in the main fuel tank and the casting tank, respectively, when replacing the main fuel tank and the casting tank auxiliary fuel tank and auxiliary tank Disclosed is a fuel cell system (see FIG. 6) having a fuel supply device capable of continuously supplying fuel by continuously supplying fuel by using a fuel cell. However, in the fuel cell system, since a water pump is used to supply water from the main water tank or the auxiliary water tank, there is a problem of increasing the volume and generating noise due to the operation of the water pump.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 수소함유연료를 개질기에서 개질하는 과정에서 발생되는 수증기를 응축기에서 효과적으로 응축시키면서 물펌프 등의 작동없이도 응축기의 물을 개질기에 공급할 수 있는 물공급장치를 구비한 연료전지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, while effectively condensing water vapor generated in the process of reforming hydrogen-containing fuel in the reformer in the condenser to supply the water of the condenser to the reformer without the operation of a water pump or the like. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system having a water supply device.
본 발명의 다른 목적은 압축연료의 증기압을 이용하여 물저장탱크에 저장되어 있는 물을 개질기에 공급할 수 있는 물공급장치를 구비한 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell system having a water supply device capable of supplying the reformer with the water stored in the water storage tank by using the vapor pressure of the compressed fuel.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 연료전지 시스템은 수소와 산소의 전기화학반응에 의해서 전기를 생성하는 전기 발생부와; 상기 전기 발생부에 산소함유기체를 공급하는 공기 공급부와; 상기 전기 발생부에 공급되고자 하는 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 생성하는 개질기와; 상기 전기 발생부와 개질기 사이에 제공되어 상기 개질가스의 생성과정에서 발생되는 수증기를 포획하는 기액 분리기로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the fuel cell system includes an electricity generating unit for generating electricity by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen; An air supply unit supplying an oxygen-containing gas to the electricity generation unit; A reformer for generating a reformed gas mainly containing hydrogen to be supplied to the electricity generating unit; It is characterized by consisting of a gas-liquid separator provided between the electricity generating unit and the reformer to capture the steam generated in the process of generating the reformed gas.
상기 기액 분리기는 적어도 2개의 기액분리탱크를 갖고, 상기 기액분리탱크 와 개질기는 삼상밸브가 분기부에 설치되어 있는 분기관을 갖는 도관을 통해서 유체소통이 가능하게 연결된다.The gas-liquid separator has at least two gas-liquid separation tanks, and the gas-liquid separation tank and the reformer are connected in fluid communication via a conduit having a branch pipe in which a three-phase valve is installed at the branch.
상기 개질기에 수소함유연료를 공급하는 연료 공급부를 더 포함하고, 상기 연료 공급부는 삼상밸브가 분기부에 설치되어 있는 분기관을 갖는 도관을 통해서 상기 기액분리탱크에 유체소통이 가능하게 연결된다.The fuel supply unit further includes a fuel supply unit for supplying hydrogen-containing fuel to the reformer, wherein the fuel supply unit is capable of fluid communication with the gas-liquid separation tank through a conduit having a branch pipe in which a three-phase valve is installed at the branch.
상기 기액분리탱크에 저장되어 있는 물은 상기 도입배관을 통해서 수소함유연료가 유입되는 동안 상기 물배출관을 통해서 상기 개질기에 공급된다.Water stored in the gas-liquid separation tank is supplied to the reformer through the water discharge pipe while hydrogen-containing fuel is introduced through the introduction pipe.
상기 기액분리탱크에는 수위검출센서가 설치되어 저장되는 물의 수위를 검출한다.The gas-liquid separation tank is installed with a level sensor to detect the level of water stored.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료전지 시스템을 설명한다.Hereinafter, a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 물공급장치의 개략도이고, 도 3은 도 2의 물공급장치에 사용된 물탱크의 일부 절취 단면도이고, 도 4는 물탱크의 내부 일측면을 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a fuel cell system according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a water supply device according to the present invention, FIG. 3 is a partial cutaway cross-sectional view of a water tank used in the water supply device of FIG. Is a view showing an inner side of the water tank.
도 1을 참조하면, 연료전지 시스템은 수소와 산화제의 전기화학반응을 통해서 전기를 생성하는 전기 발생부(10)와, 전기 발생부(10)에 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 공급하는 개질기(50)와, 전기 발생부(10)에 산소함유기체를 공급하는 공기 공급부(30)와, 개질기(50)에 공급하고자 하는 수소함유연료가 저장되어 있는 연료 공급부(20)을 갖는다. 바람직하게, 연료전지 시스템은 개질기(50)와 전기 발생부(10) 사이에 제공되어 개질기(50)로부터 배출되는 개질가스와 수증기를 분리 시키는 기액 분리기(60)를 더 포함한다. 전기 발생부(10)에 공급되는 산소함유기체는 별도의 저장수단(미도시)에 저장된 순수 산소 또는 대기 중의 산소로 이루어진다.Referring to FIG. 1, a fuel cell system includes an
연료 공급부(20)에 저장되어 있는 수소함유연료의 일부는 개질연료로서 개질기(50)의 개질부(52)로 유입되고, 수소함유연료의 다른 일부는 연소연료로서 개질기(50)의 열원, 즉 연소부(54)로 유입된다. 상기 연소연료가 연소부(54)에서 연소될 수 있도록 공기 공급부(30)로부터 산소함유기체는 연소부(54)에 공급될 수 있다.Part of the hydrogen-containing fuel stored in the
개질기(50)는 연료 공급부(20)로부터 공급되는 개질연료로부터 수소성분이 주성분인 개질가스를 생성하는 개질 반응부(미도시)와, 상기 개질 반응부에 유체소통이 가능하게 연결되어 개질가스에 함유되어 있는 일산화탄소를 제거하는 CO 제거부(미도시)를 포함하는 개질부(52)를 갖는다.The
상기 개질 반응부에는 개질촉매(미도시)가 제공된다. 상기 개질 반응부는 이에 한정되지는 않지만, 수증기 개질방식(SR: steam reforming), 자열개질방식(ATR: autothermal reforming) 및 부분산화방식(POX: partial oxidation)을 이용하여 개질연료를 개질시킨다. 부분산화방식과 자열개질방식은 초기시동 및 부하변동에 따른 응답특성이 우수한 반면에 수증기 개질방식은 수소생산효율 측면에서 우수하다는 장점이 있다.The reforming reaction unit is provided with a reforming catalyst (not shown). The reforming reaction unit reforms the reformed fuel using, but not limited to, steam reforming (SR), autothermal reforming (ATR), and partial oxidation (POX). The partial oxidation method and the autothermal reforming method have excellent response characteristics due to initial start-up and load variation, while the steam reforming method has an advantage in terms of hydrogen production efficiency.
수증기 개질방식은 상기 개질촉매 상에서 개질연료와 수증기의 화학반응, 즉 흡열반응에 의해서 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 얻는다. 이러한 수증기 개 질방식에 있어서, 상기 흡열반응을 수행하기 위하여 외부로부터 많은 양의 에너지를 필요로 하지만, 개질가스 공급이 안정적이여서 상대적으로 고농도의 수소를 얻을 수 있으므로 가장 보편적으로 사용된다. In the steam reforming method, a reformed gas containing hydrogen as a main component is obtained by chemical reaction of reformed fuel and steam on the reforming catalyst, that is, endothermic reaction. In such a steam reforming method, a large amount of energy is required from the outside in order to perform the endothermic reaction, but since the reformed gas supply is stable, a relatively high concentration of hydrogen can be obtained.
따라서, 개질부(52)에 있어서, 상기 개질 반응부가 예를 들어 수증기 개질방식을 채용하고 있는 경우에, 연료 공급부(20)로부터 공급되는 수소함유연료의 일부, 즉 개질연료는 하기에 설명되는 기액 분리기(60)로부터 공급되는 물과 함께 개질촉매에서의 수증기 개질반응을 통하여 수소가 풍부한 개질가스로 개질된다. 이와 같은 개질연료의 개질과정에서 수증기[H2O]가 생성된다. 또한, 상술된 개질가스에는 수소 및 수증기와 함께 미량의 이산화탄소, 메탄가스 및 일산화탄소도 생성된다. 일산화탄소는 특히 전기 발생부(10)의 전극으로서 일반적으로 사용되는 백금촉매를 피독시켜 연료전지 시스템의 성능을 저하시키므로 이를 제거할 필요가 있다. Therefore, in the reforming
상기 CO 제거부는 일산화탄소를 제거하기 위하여 수성가스 전환 촉매반응과 선택적 산화 촉매반응이 각각 수행되는 수성가스 전환부(미도시)와 선택적 산화부(미도시)를 포함한다. 상기 수성가스 전환부에는 시프트 촉매(미도시)가 제공되고, 선택적 산화부(미도시)에는 산화촉매(미도시)가 제공된다. 그리고, 상기 선택적 산화부에는 선택적 산화 반응에 필요한 산소함유공기가 공기 공급부(30)에 의해 공급한다.The CO removal unit includes a water gas conversion unit (not shown) and a selective oxidation unit (not shown) in which a water gas conversion catalytic reaction and a selective oxidation catalytic reaction are respectively performed to remove carbon monoxide. The water gas conversion unit is provided with a shift catalyst (not shown), and the selective oxidation unit (not shown) is provided with an oxidation catalyst (not shown). The oxygen-containing air necessary for the selective oxidation reaction is supplied to the selective oxidation unit by the
또한, 개질기(50)에는 연료 공급부(20)으로부터 공급되는 수소함유연료의 다 른 일부, 즉 연소연료를 연소시켜 열에너지를 생성하는 연소부(54)가 제공된다. 연소부(54)에는 공기 공급부(30)로부터 산소함유공기가 공급된다. 연소부(54)에서 생성되는 열에너지는 상기 개질 반응부 및 CO 제거부에 공급되어, 개질 반응부 및 CO 제거부를 각각의 촉매 활성화 온도까지 가열시킨다.In addition, the
개질기(50)의 개질부(52)에서 생성되는 개질가스는 수증기와 함께 기액 분리기(60)로 유입된다. The reformed gas generated in the reforming
도 2 내지 도 4를 참조하면, 기액 분리기(60)는 물이 저장되어 있는 적어도 2개의 기액분리탱크(62)를 포함한다. 기액분리탱크(62)의 측면에는 개질기(50)의 개질부(52)로부터 개질가스와 수증기가 유입되는 유입배관(62-2)과, 기액분리탱크(62)의 내부로부터 개질가스만이 배출되는 배출배관(62-3)이 제공된다. 기액분리탱크(62)에는, 예를 들어 그의 하부에는 그 내부에 저장되어 있는 물을 배출하기 위한 물배출관(62-4)이 제공된다.2 to 4, the gas-
기액분리탱크(62)의 내부면에는 저장되어 있는 물의 수위를 검출하기 위한 수위검출센서(66)가 제공된다. 수위검출센서(66)는 검출되는 수위를 제공할 수 있도록 제어부(미도시)에 신호전송이 가능하게 연결된다. 수위검출센서(66)에 의해서 기액분리탱크(62)에 저장되는 물의 수위가 최고수위(HL)와 최저수위(LL)로 검출된다.The inner surface of the gas-
이때, 유입배관(62-2)은 최고수위(HL)의 상부에 위치하게 된다. 이는 하기에 설명되는 바와 같이 기액분리탱크(62)에 저장되어 있는 저장수가 유입배관(62-2)을 통해서 개질기(50) 측으로 유출되는 것을 방지하기 위함이다.At this time, the inlet pipe 62-2 is positioned above the highest water level HL. This is to prevent the storage water stored in the gas-
기액분리탱크(62)의 상부면에는 연료 공급부(20)에 수소함유연료의 유입이 가능하게 연결되는 도입배관(62-1)이 제공된다. 기액분리탱크(62)에 유입된 수소함유연료는 기액분리탱크(62)에 저장되어 있는 물이 물배출관(62-4)을 통해서 개질기(50) 측으로 유출될 수 있도록 작용한다.The upper surface of the gas-
기액 분리기(60)에 있어서, 2개의 기액분리탱크(62) 사이에는 개질기(50)의 개질부(52)에 유체소통이 가능하게 연결되는 제1분기관이 제공되고, 상기 제1분기관의 분기부에는 제1삼상밸브(64a)가 제공된다. 제1삼상밸브(64a)의 선택적인 개폐동작에 의해서 개질기(50)의 개질부(52)로부터 유입되는 개질가스와 수증기는 선택적으로 기액분리탱크에 유입된다. In the gas-
또, 기액 분리기(60)에 있어서, 2개의 기액분리탱크(62)와 전기 발생부(10)는 제3분기관에 의해서 연결되고, 상기 제3분기관의 분기부에는 제3삼상밸브(64c)가 제공된다. 제3삼상밸브(64c)의 선택적인 개폐동작에 의해서 2개의 기액분리탱크(62)로부터 배출되는 개질가스가 전기 발생부(10)에 선택적으로 유입된다.In the gas-
또한, 기액 분리기(60)에 있어서, 2개의 기액분리탱크(62)와 연료 공급부(20)는 제2분기관에 의해서 연결되고, 상기 제2분기관의 분기부에는 제2삼상밸브(64b)가 제공된다. 제2삼상밸브(64b)의 선택적인 개폐동작에 의해서 연료 공급부(20)로부터 공급되는 원연료는 2개의 기액분리탱크(62)에 선택적으로 유입된다.In the gas-
이에 부가하여, 기액 분리기(60)에 있어서, 기액분리탱크(62)로부터 개질기(50)의 개질 반응부에 물을 공급할 수 있도록 기액분리탱크(62)의 물배출관(62-4)과 개질기(50)의 개질부(62)는 제4분기관에 의해서 연결되고, 상기 제4분기관의 분 기부에는 제4삼상밸브(64d)가 제공된다. 하기에 설명되는 바와 같이, 기액분리탱크(62)에 저장되어 있는 물의 수위가 최고수위(HL)에 도달하거나 또는 개질기(50)의 개질 반응부에서 물이 필요하게 되면 제2삼상밸브(64b)의 개폐동작에 의해서 적어도 하나의 기액분리탱크(62)에 수소함유연료의 일부, 즉 원연료가 상기 제2분기관을 통해서 유입되고, 이러한 원연료의 압력, 즉 증기압에 의해서 기액분리탱크(62)에 저장되어 있는 물은 물배출관(62-4)을 통해 배출되고 제4분기관을 경유해서 개질기(50)에 공급된다.In addition, in the gas-
상술된 삼상밸브(64a, 64b, 64c, 64d)들은 상기 제어부에 신호수신이 가능하게 연결되어 그들의 동작이 제어된다.The three-
예를 들어, 하나의 기액분리탱크(62), 예를 들어 도 2에서 좌측에 위치하는 제1기액분리탱크에 상대적으로 낮은 수위의 물이 저장되어 있고 다른 하나의 기액분리탱크(62), 예를 들어 도 2에서 우측에 위치하는 제2기액분리탱크에 상대적으로 높은 수위의 물이 저장되어 있는 상태에서, 상기 제어부는 개질기(50)의 개질부(52)로부터 개질가스와 수증기가 상기 제1기액분리탱크에만 유입되도록 제1삼상밸브(64a)가 개폐상태를 유지하면서 상기 제1기액분리탱크로부터 개질가스가 전기 발생부(10)에 공급되도록 제3삼상밸브(64c)의 개폐상태를 유지한다. 이때, 상기 제어부는 연료 공급부(20)로부터 수소함유연료, 즉 원연료가 상기 제2기액분리탱크에만 유입될 수 있도록 제2삼상밸브(64a)의 개폐상태를 유지하면서, 상기 제2기액분리탱크로부터 저장되어 있는 물이 개질기(50)에 공급될 수 있도록 제4삼상밸브(64d)의 개폐상태를 유지한다.For example, one gas-
연료 공급부(20)로부터 공급되는 원연료의 증기압에 의해서 상기 제2기액분리탱크로부터 저장되어 있는 물이 개질기(50)에 공급되는 동안, 개질기(50)로부터 배출되는 개질가스와 수증기는 상기 제1기액분리탱크에 유입된다. 이때, 상기 제1기액분리탱크에 있어서, 수증기는 응축되어 저장수로서 제1기액분리탱크의 내부에 잔류하게 되고, 개질가스는 상기 제1기액분리탱크에 제공되어 있는 배출배관(62-3)을 통해서 전기 발생부(10)에 공급된다.While the water stored in the second gas-liquid separation tank is supplied to the
상술된 바와 같이, 개질기(50)의 개질부(52)로부터 공급되는 수증기가 기액분리탱크(62) 내부에서 응축되므로, 기액분리탱크(62)에 저장되는 물의 저장수위는 증가하게 된다. 이때, 수위검출센서(66)에 의해서 기액분리탱크(62)에 저장되어 있는 저장수의 최고수위가 검출되면 상기 제어부는 기액분리탱크(62)로부터 저장되어 있는 물이 개질기(50)의 개질 반응부에 공급되도록 삼상밸브(64a, 64b, 64c, 64d)의 개폐상태를 제어한다. 이는 기액분리탱크(62)에 저장되어 있는 물이 연료 공급부(20)로부터 공급되는 원연료의 압력에 의해서 유입배관(62-2) 및/또는 배출배관(62-3)을 통해서 유출되는 것을 방지하기 위함이다.As described above, since water vapor supplied from the reforming
즉, 상기 제어부에 의해서 삼상밸브(64a, 64b, 64c)들의 개폐상태를 전환시키면 연료 공급부(20)로부터 원연료는 상기 제1기액분리탱크에 유입되고, 개질기(50)의 개질기(52)로부터 개질가스와 수증기는 상기 제2기액분리탱크에 유입된다. 그 결과, 상기 제1기액분리탱크에 저장되어 있는 물은 원연료의 증기압에 의해서 물배출관(62-4)을 통해서 개질기(50)의 개질부(52)에 공급되고 상기 제2기액분리탱크에 유입된 개질가스는 전기 발생부(10)에 공급되는 반면에 수증기는 상기 제2기 액분리탱크에 응축된 상태로 잔류하게 된다.That is, when the open / close state of the three-
한편, 상술된 바와 같은 삼상밸브들의 개폐전환은 신속하게 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 삼상밸브들의 개폐전환이 이루어지는 동안 원연료가 전기 발생부(10)에 유입되는 유입량을 최소화시키기 위함이다.On the other hand, the switching of the three-phase valves as described above is preferably made quickly. This is to minimize the amount of inflow of the raw fuel flowing into the
상술된 바와 같이 개질기(50)의 개질부(52)로부터 개질가스가 기액 분리기(60)를 경유해서 전기 발생부(10)에 공급되는 동안 공기 공급부(30)를 통해서 산소함유기체가 전기 발생부(10)에 공급되면, 전기 발생부(10)에서 이루어지는 수소와 산소의 전기화학반응에 의해서 전기를 발생하게 된다.As described above, the oxygen-containing gas is passed through the
상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.The foregoing is merely illustrative of preferred embodiments of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and gist of the invention as set forth in the appended claims. It must be recognized.
본 발명에 따르면, 개질기의 개질부로부터 발생되는 개질가스와 수증기를 기액 분리기의 적어도 2개의 기액분리탱크에 교번하여 제공하여 개질가스가 지속적으로 전기 발생부에 공급되고 또한 2개의 기액분리탱크로부터 저장되어 있는 물이 수소함유연료의 증기압에 의해서 개질기의 개질부에 안정적으로 공급되도록 함으로써 개질기를 원활하게 관리하여 연료전지의 발전효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the reformed gas and the steam generated from the reformer of the reformer are alternately provided to at least two gas-liquid separation tanks of the gas-liquid separator so that the reformed gas is continuously supplied to the electricity generating unit and stored from the two gas-liquid separation tanks. By making the water supplied stably to the reformer of the reformer by the vapor pressure of the hydrogen-containing fuel, it is possible to smoothly manage the reformer and improve the power generation efficiency of the fuel cell.
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Cited By (3)
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KR100969795B1 (en) * | 2008-04-15 | 2010-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | Fuel supply device for fuel cell and fuel cell system using the same |
KR101430162B1 (en) * | 2012-03-16 | 2014-08-14 | 삼성중공업 주식회사 | Fuel cell system and ship having the same |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100969795B1 (en) * | 2008-04-15 | 2010-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | Fuel supply device for fuel cell and fuel cell system using the same |
KR101430162B1 (en) * | 2012-03-16 | 2014-08-14 | 삼성중공업 주식회사 | Fuel cell system and ship having the same |
WO2022163987A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | (주) 테크윈 | Water electrolysis apparatus |
KR20220109708A (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-05 | (주) 테크윈 | Water electrolysis device |
KR20220159305A (en) * | 2021-01-29 | 2022-12-02 | (주) 테크윈 | Water electrolysis device |
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