KR20070078844A - Solid fuels for fuel cells - Google Patents

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KR20070078844A
KR20070078844A KR1020077012247A KR20077012247A KR20070078844A KR 20070078844 A KR20070078844 A KR 20070078844A KR 1020077012247 A KR1020077012247 A KR 1020077012247A KR 20077012247 A KR20077012247 A KR 20077012247A KR 20070078844 A KR20070078844 A KR 20070078844A
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magnesium
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라스즐로 티. 네메스
아닐 알. 오로스카
부스케 컬트 엠. 반덴
게빈 피. 토울러
러스티 엠. 피트맨
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유오피 엘엘씨
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
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Abstract

A solid fuel for use in fuel cells. The solid fuel includes solid oxygenates, and mixtures for generating a gaseous fuel from the solid fuel. The solid fuel can be contained in a cartridge and reacted with a liquid reactant for generating a gaseous fuel used in the fuel cell.

Description

연료 전지를 위한 고체 연료{SOLID FUELS FOR FUEL CELLS}Solid fuels for fuel cells {SOLID FUELS FOR FUEL CELLS}

연료 전지는 화학 물질로부터 전기를 발생시키는 방법으로서 개발되었다. 다소 초기 개발시에는 전력을 생산하는 청정 연료원으로서 수소를 사용하는데 집중하였다. 연료 전지에 사용하기 위한 수소의 저장 및 발생에 대한 연구가 실시되었고 미국 6,057,051호, 미국 6,267,229호, 미국 6,251,349호, 미국 6,459,231호 및 미국 6,514,478호에 개시되어 있다. 수소는 에너지가 높고 오염이 낮은 연료지만, 에너지 밀도 및 안전성 측면에서는 연료 저장이 불리하다.Fuel cells have been developed as a method of generating electricity from chemicals. Some early developments focused on using hydrogen as a clean fuel source for power generation. Studies on the storage and generation of hydrogen for use in fuel cells have been conducted and are disclosed in US 6,057,051, US 6,267,229, US 6,251,349, US 6,459,231 and US 6,514,478. Hydrogen is a high energy and low pollution fuel, but fuel storage is disadvantageous in terms of energy density and safety.

수소 저장의 난점은 더욱 유용한 연료로부터 수소의 발생을 조사해야하는데에 있다. 개질(reforming)을 통해 발생될 수 있는 수소를 비교적 많은 양으로 포함하는 액체 연료는 상당한 관심을 받았다. 연료의 개질은 비용이 많이 들고, 전력을 발생시키기 위한 연료 전지를 사용하는 장치의 복잡성 및 크기를 유의적으로 증가시킨다. 미국 4,716,859호, 미국 6,238,815 및 미국 6,277,330호에 개시된 바와 같이, 액체 연료를 개질하는 방법 및 개질기가 개발되었다. 따라서, 연료 전지 전극에서 직접 처리할 수 있는 수소 농축 연료를 사용할 수 있는 연료 전지에 대한 관심이 상당하다. 이는 연료 전지를 일반적인 두개의 부류, 즉 간접 또는 개질기 연료 전지 (연료, 통상적으로는 유기 연료는 개질되고 처리되어 수소는 농축되어 있고 실질적으로 일산화탄소(CO)는 함유하지 않는 연료 전지로의 공급 스트림 생성) 및 직접 산화 연료 전지 (연료 전지에 유기 연료를 직접적으로 공급하며 어떠한 화학적 개질없이 산화시킴)로 나눈다. 직접 산화 연료 전지는 액체 공급 설계 또는 증기 공급 설계를 사용할 수 있고, 연료 전지에서의 산화 후 연료는 물 및 이산화탄소(CO2)와 같은 청정 연소 산물을 산출하는 것이 바람직하다.The difficulty with hydrogen storage is that we need to investigate the generation of hydrogen from more useful fuels. Liquid fuels containing a relatively large amount of hydrogen that can be generated through reforming have received considerable attention. Fuel reforming is expensive and significantly increases the complexity and size of devices that use fuel cells to generate power. As disclosed in US 4,716,859, US 6,238,815 and US 6,277,330, methods and reformers for reforming liquid fuel have been developed. Therefore, there is considerable interest in fuel cells that can use hydrogen enriched fuels that can be processed directly at the fuel cell electrodes. This results in a feed stream to two general classes of fuel cells: indirect or reformer fuel cells (fuel, typically organic fuels are reformed and treated, so that hydrogen is enriched and substantially free of carbon monoxide (CO)). ) And direct oxidation fuel cells (which feed organic fuel directly to the fuel cell and oxidize it without any chemical modification). Direct oxidation fuel cells can use either a liquid supply design or a vapor supply design, and post-oxidation fuel in the fuel cell preferably produces clean combustion products such as water and carbon dioxide (CO 2 ).

직접 메탄올 연료 전지(DMFC)의 초기 개발에 있어서, 가스성 메탄올을 사용하는 것은 고열을 필요로 하는데, 이는 연료 전지 막의 분해를 일으켰다. 이것은, 미국 5,599,638호, 미국 6,248,460호에 제시된 바와 같이, 액상 내에 메탄올을 사용하는 DMFC의 개발을 유도하였다. 하지만, 액상 또한 결점을 제공하는데, 중요한 것으로는 캐소드의 오염 및 메탄올에 의한 막의 교차이다.In the early development of direct methanol fuel cells (DMFCs), the use of gaseous methanol requires high heat, which causes decomposition of the fuel cell membrane. This led to the development of DMFCs using methanol in the liquid phase, as shown in US 5,599,638 and US 6,248,460. However, the liquid phase also presents a drawback, the important being the contamination of the cathode and the crossover of the membrane with methanol.

기상 연료 전지처럼 액상 연료 전지 또한 취급 문제를 갖고 있다. 구체적인 문제로는 폐가스를 방출하기 위한 개구부로 액체 연료가 흘러나올 수 있는 연료 전지 또는 휴대용 장치의 방향(orientation)을 포함하며, 액체 연료 전지는 고농도의 액체 메탄올이 펴저서 캐소드에서 산화되어 연료 전지 효율을 감소시키는 문제를 가지고 있다.Like gaseous fuel cells, liquid fuel cells also have handling problems. Specific problems include the orientation of a fuel cell or portable device into which liquid fuel can flow out of an opening for releasing waste gas, where a liquid fuel cell is oxidized at the cathode by the spreading of high concentrations of liquid methanol to improve fuel cell efficiency. Has the problem of reducing

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명은 연료 전지에 사용되는 고체 연료에 관한 것이다. 고체 연료는 금속 함산소물, 겔 함산소물 및 동결 함산소물로부터 선택되는 고체 함산소물을 포함한다. 본 발명은 특히 고체 겔을 생산하는데 필요한 양의 메탄올 또는 아세트알데하이드와 같은 함산소물 및 아크릴 중합체와 같은 중합체의 혼합물을 고체 연료로서 포함한다. The present invention relates to solid fuels used in fuel cells. Solid fuels include solid oxygen products selected from metal oxygenates, gel oxygenates and frozen oxygenates. The present invention particularly includes as a solid fuel a mixture of an oxygenate such as methanol or acetaldehyde and a polymer such as an acrylic polymer in an amount necessary to produce a solid gel.

하나의 구체예에 있어서, 본 발명은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 이의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 금속 또는 금속 화합물의 첨가를 포함한다. 특히, 바람직한 금속 화합물은 마그네슘 화합물, 예컨대 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 메톡시화마그네슘, 수소화마그네슘 및 이의 혼합물을 포함한다. 바람직한 금속은 마그네슘이다. 금속 화합물은 함산소물의 양상을 강화하고 애노드에서 발생된 이산화탄소를 흡수하는 재료용으로 제공된다.In one embodiment, the present invention includes the addition of a metal or metal compound selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and mixtures thereof. In particular, preferred metal compounds include magnesium compounds, such as magnesium hydroxide, magnesium oxide, magnesium methoxide, magnesium hydride and mixtures thereof. Preferred metal is magnesium. Metal compounds are provided for materials that enhance the aspect of oxygenates and absorb carbon dioxide generated at the anode.

또다른 구체예에 있어서, 본 발명은 산화제의 첨가를 포함한다. 산화제는 과탄산나트륨, 카르바미드 과산화수소, 유기 과산화물, 과산화칼슘, 과산화마그네슘 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 산화제의 첨가는 직접 메탄올 연료 전지의 연료 전력 밀도를 강화시킨다.In another embodiment, the present invention includes the addition of an oxidizing agent. The oxidant is selected from the group consisting of sodium percarbonate, carbamide hydrogen peroxide, organic peroxides, calcium peroxide, magnesium peroxide and mixtures thereof. The addition of oxidant enhances the fuel power density of direct methanol fuel cells.

본 발명의 기타 목적, 이득 및 용도는 하기 구체적인 설명으로 당업자에게 명백해질 것이다.Other objects, benefits and uses of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은 연료 전지에 사용되는 신규 연료를 포함한다. 신규 연료는 고체 연료이고 이 연료가 사용될 수 있는 연료 전지의 유형이 제한되지 않으며, 양자 교환 막 (PEM) 연료 전지, 고체 산화 연료 전지 (SOFC), 인산 연료 전지 (PAFC), 직접 메탄올 연료 전지 (DMFC), 용융 탄산염 연료 전지 (MCFC) 및 알칼리 연료 전지 (AFC)을 포함할 수 있다.The present invention includes novel fuels used in fuel cells. The new fuel is a solid fuel and is not limited to the type of fuel cell in which it can be used, including proton exchange membrane (PEM) fuel cells, solid oxide fuel cells (SOFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), direct methanol fuel cells ( DMFC), molten carbonate fuel cell (MCFC) and alkaline fuel cell (AFC).

액체 연료 전지의 결점을 극복하기 위해, 액체 연료를 다루는 대안 방법을 개발하였다. 미국 4,493,878호에 제시된 바와 같이, 이 방법은 액체 연료를 비유동 상태로 결합시키는 것을 포함하며, 이 때 연료가 필요한 경우에는 연료를 유동 상태로 회수한다. 액체 연료가 애노드로 퍼져서 캐소드 효율을 감소시킨다는 점에서 이 방법은 액체 연료의 결점을 여전히 갖는다. 막을 통한 메탄올 교차는 전지의 부분적 단락을 야기하여 전위가 더 낮아진다. 이러한 확산 과정을 완화시키는 막 개발이 진행중이다. 한편, 일반적으로 메탄올의 농도는 1-2 몰/ℓ, 즉 7 중량%로 한정되어 있다. 그 결과 전류-전압(I-V) 곡선의 신속한 감소, 펌프 주변의 상당한 와류 전력 손실 및 애노드 공급 조절을 위한 비교적 다수의 공정 단계 및 연료 전지 성분을 초래한다.To overcome the drawbacks of liquid fuel cells, alternative methods of handling liquid fuels have been developed. As shown in US 4,493,878, the method involves combining liquid fuel in a non-flowing state, where the fuel is recovered in flow if necessary. This method still has the drawbacks of liquid fuel in that the liquid fuel spreads to the anode, reducing the cathode efficiency. Methanol crossing through the membrane causes partial shorting of the cell, resulting in lower potential. Membranes are under development to mitigate this diffusion process. On the other hand, the concentration of methanol is generally limited to 1-2 mol / l, that is, 7 wt%. The result is a rapid reduction of the current-voltage (I-V) curve, significant vortex power loss around the pump, and a relatively large number of process steps and fuel cell components for controlling the anode supply.

더 쉽게 다루면서 연료 전지에 사용되는 가스 성분을 용이하게 발생시키는 연료가 필요하다. 고체 연료는 더 높은 에너지 밀도 및 취급의 용이성을 제공한다. 고체 연료는 연료 전지 내에 편리한 적재, 제거 및 교체를 할 수 있다. 고체 연료는 액체 또는 가스 연료를 사용하여 발생할 수 있는 누출 및 누설의 위험이 감소된다. 그리고 고체 연료는 가스 연료를 이용할 때보다 더 가벼운 용기를 사용할 수 있다. 또한, 연료 전지에 적재 후 연료가 독립적으로 이동하지 못하므로 애노드에 대하여 고정된 위치를 유지할 것이기 때문에 고체로서 연료 전지의 방향은 관계가 없다. 연료는 연료 전지 애노드에서 직접 산화를 위한 적절한 연료, 예컨대 함산소물 또는 수소를 발생시키는 어떤 고체 화학 물질이라도 될 수 있다. 연료는 연료 성분의 혼합물을 포함하며, 연료 성분은 연료 혼합물에 첨가되는 임의의 화학적 조성물이다. 함산소물(oxygenate)은, 1종 이상의 산소 원자를 탄화수소 화합물에 첨가하여 변형시킨 탄화수소 화합물이다. 함산소물은 알콜, 디올, 트리올, 알데하이드, 에테르, 케톤, 디케톤, 에스테르, 카르보네이트, 디카르보네이트, 옥살레이트, 유기산, 당류 및 이의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 고체 함산소물의 반응시, 연료 전지에서의 반응을 위한 메탄올과 같은 가스 함산소물이 생성된다.There is a need for fuels that more easily handle and easily generate gaseous components used in fuel cells. Solid fuels provide higher energy density and ease of handling. Solid fuels can be conveniently loaded, removed and replaced in a fuel cell. Solid fuels reduce the risk of leaks and leaks that can occur using liquid or gaseous fuels. And solid fuels can use lighter containers than with gaseous fuels. In addition, the orientation of the fuel cell as a solid is irrelevant since the fuel will not move independently after loading into the fuel cell and will maintain a fixed position relative to the anode. The fuel may be any solid chemical that generates a suitable fuel, such as oxygenates or hydrogen, for direct oxidation at the fuel cell anode. The fuel comprises a mixture of fuel components, the fuel component being any chemical composition added to the fuel mixture. Oxygenate is a hydrocarbon compound modified by adding one or more oxygen atoms to a hydrocarbon compound. Oxygenates include, but are not limited to, alcohols, diols, triols, aldehydes, ethers, ketones, diketones, esters, carbonates, dicarbonates, oxalates, organic acids, sugars, and mixtures thereof. In the reaction of solid oxygenates, gaseous oxygenates, such as methanol, are produced for reaction in fuel cells.

함산소물의 하나의 바람직한 군은 물과 반응하여 연료 전지의 애노드에서 반응하기 위한 기상의 함산소물을 발생시키는 금속 알콕사이드이다. 기상의 함산소물을 발생시킴으로서 연료는, 액체 연료가 연료 전지에 과적되어 캐노드로 퍼지는 액상 연료 전지로 인한 한계를 극복한다. 바람직한 금속 함산소물은 금속 알콕사이드를 포함한다. 적절한 금속은 알칼리 및 알칼리 토금속을 포함하나, 이에 한정되지 않고, 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg) 및 칼슘 (Ca)으로부터 선택된다. 기타 적절한 금속은 루비듐 (Rb), 세슘 (Cs), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba) 및 알루미늄 (Al)을 포함한다. 연료 전지에 사용하기 위해 생성되는 함산소물은 비점이 100℃ 미만인 것이 바람직하다. 바람직하게는 함산소물은 저분자량 알콜, 알데하이드, 유기산 및 에테르를 포함한다.One preferred group of oxygenates is metal alkoxides which react with water to produce gaseous oxygenates for reaction at the anode of the fuel cell. By generating gaseous oxygenated oxygen, the fuel overcomes the limitations due to the liquid fuel cell overloading the fuel cell and spreading to the cathode. Preferred metal oxygenates include metal alkoxides. Suitable metals include, but are not limited to, alkali and alkaline earth metals, and are selected from lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), beryllium (Be), magnesium (Mg) and calcium (Ca). Other suitable metals include rubidium (Rb), cesium (Cs), strontium (Sr), barium (Ba) and aluminum (Al). Oxygen products produced for use in fuel cells preferably have boiling points below 100 ° C. Preferably the oxygenates include low molecular weight alcohols, aldehydes, organic acids and ethers.

알칼리 알콕사이드, 및 특히 알칼리 메톡사이드 및 에톡사이드는 매우 반응성이 큰, 자연 발화성 물질이다. 물을 첨가하면 반응시 발생하는 알콜을 증발시키기에 충분한 격렬한 반응과 열을 생성한다.Alkali alkoxides, and especially alkali methoxides and ethoxides, are highly reactive, pyrophoric materials. The addition of water produces a violent reaction and heat sufficient to evaporate the alcohol produced during the reaction.

연구되는 특정 알콕사이드는 리튬 메톡사이드 (LiOCH3)이다. 반응식 1에 제시된 바와 같이, 리튬 메톡사이드를 물과 반응시켜 메탄올을 기상으로 발생시키기에 충분한 열과 함께 수산화리튬 및 메탄올을 발생시킨다.The particular alkoxide studied is lithium methoxide (LiOCH 3 ). As shown in Scheme 1, lithium methoxide is reacted with water to generate lithium hydroxide and methanol with sufficient heat to generate methanol in the gas phase.

반응식 1Scheme 1

LiOCH3(s) + H2O(g) -> LiOH(s) + HOCH3(g)LiOCH 3 (s) + H 2 O (g)-> LiOH (s) + HOCH 3 (g)

몇몇의 산화제의 안정성과 함께 리튬 메톡사이드의 안정성이 연구되었다. 실온의 수분 포화 대기에서 실험을 수행하였다. 샘플은 경시적으로 칭량하였다. 샘플은 중량 손실 후 중량이 증가 했다는 것을 발견하였으며, 결과는 도 1에 도시되어 있다. 특정 이론과 결부시키지 않고, 고체 연료(리튬 메톡사이드)는 메탄올 발생 수증기와 반응한 후 중량 손실이 일어났다고 생각된다. 후속 중량 증가는 반응식 2에서와 같이 공기 중에서 수산화리튬이 이산화탄소와 반응하여 탄산을 형성시켰기 때문이다.The stability of lithium methoxide has been studied along with the stability of several oxidants. Experiments were performed in a water saturated atmosphere at room temperature. Samples were weighed over time. The sample was found to increase in weight after weight loss and the results are shown in FIG. 1. Without being bound by a particular theory, it is believed that the solid fuel (lithium methoxide) reacted with methanol generated water vapor and then lost weight. The subsequent weight increase is due to the reaction of lithium hydroxide in the air with carbon dioxide to form carbonic acid as in Scheme 2.

반응식 2Scheme 2

2LiOH(s) + CO2(g) -> Li2CO3(s) + H2O2LiOH (s) + CO 2 (g)-> Li 2 CO 3 (s) + H 2 O

연료는 수분 비투과성인 용기 내에 밀봉하여 대기 노출을 통한 연료의 소모를 방지해야 한다. 사용시 연료 용기는 개봉하지만 애노드에 대해서는 밀봉하여 대기에 밀폐된 구획을 형성한다. 이러한 작업은 연료의 손실을 방지하고, 또한 연료에 영향을 미치는 과잉 수분을 방지한다. 따라서 연료의 소비는 구획할 수 있는 수분으로 조절된다.The fuel should be sealed in a container that is moisture impermeable to prevent fuel consumption through atmospheric exposure. In use, the fuel container is opened but sealed against the anode to form a sealed compartment in the atmosphere. This operation prevents loss of fuel and also prevents excess moisture affecting the fuel. Thus, the consumption of fuel is controlled by partitionable moisture.

추가 조성을 연구한 결과 도 1에 도시된 중량의 손실 및 증가와 유사한 결과를 얻었고 이를 표 1에 열거한다. 테스트 연료의 일부는 소량의 촉매, 즉 MnO2를 포함하여 발열 반응물의 분해를 용이하게 하였다. 발열 반응물은 열을 발생시켜 연료를 증발시킨다.A further compositional study yielded results similar to the loss and increase in weight shown in FIG. 1 and listed in Table 1. Part of the test fuel included a small amount of catalyst, MnO 2 , to facilitate the decomposition of the exothermic reactants. The exothermic reactant generates heat to evaporate the fuel.

고체 연료 1Solid fuel 1 리튬 메톡사이드 (LiOCH3)Lithium Methoxide (LiOCH 3 ) 고체 연료 2Solid fuel 2 LiOCH3 + 과탄산나트륨 + MnO2 LiOCH 3 + Sodium Percarbonate + MnO 2 고체 연료 3Solid fuel 3 과탄산나트륨 + MnO2 Sodium Percarbonate + MnO 2 고체 연료 4Solid fuel 4 LiOCH3 + 카르바미드*H2O2 + MnO2 LiOCH 3 + Carbamide * H 2 O 2 + MnO 2 고체 연료 5Solid fuel 5 카르바미드*H2O2 + MnO2 Carbamide * H 2 O 2 + MnO 2

이것은 활성화하고자 하는 고체 연료를 물에 노출시켜 사용하고, 증기상 내에 포함시키고, 연료 및 열을 발생시킨 후 폐가스를 흡수하여 고체상을 형성하는 추가의 이론을 유도한다. 기타 활성화 수단은 열 공급, 전기 전류 인가 및 이산화탄소에의 노출을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 연료는 애노드에서 반응하기 때문에 폐가스를 발생시킨다. 예를 들어, 메탄올이 애노드에서 반응하면 반응식 3에 따라 반응 동안 발생하는 전기외에 이산화탄소 및 물을 발생시킨다.This leads to the further theory that the solid fuel to be activated is used by exposure to water, included in the vapor phase, generates fuel and heat and then absorbs waste gas to form the solid phase. Other activation means include, but are not limited to, heat supply, application of electrical current, and exposure to carbon dioxide. The fuel reacts at the anode and generates waste gas. For example, methanol reacting at the anode generates carbon dioxide and water in addition to the electricity generated during the reaction according to Scheme 3.

반응식 3Scheme 3

CH3OH + 1.5O2 -> 2H2O + CO2 + 전기CH 3 OH + 1.5O 2- > 2H 2 O + CO 2 + Electric

이산화탄소는 어떤 방식으로든 처리되야만 하는 폐가스이다. 본 발명에 따르면, 이산화탄소는 연료 폐기 산물, 예컨대 금속 수산화물과 반응하고 고체를 형성한다. 바람직한 연료는 연료 전지로부터의 폐가스를 흡수하거나 또는 반응하는 성분을 포함할 것이다. 연료 성분은 금속 산화물 및 금속 수산화물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 폐가스는 반응하여 고체 산물을 형성하거나 고체 상에 흡수된다. 직접 메탄올 연료 전지의 경우 1차 폐가스는 이산화탄소 및 물이다. 물은 연료와 반응하여 기상에 더 많은 함산소물을 형성시킬 것이다. 연료가 금속 알콕사이드(여기서 금속은 알칼리 또는 알칼리 토금속임)인 경우, 상기 금속은 물과 반응하는 수산화물을 형성하여 알콜을 버리게 될 것이다. 이 후, 금속 수산화물은 애노드에서 발생되는 이산화탄소와 반응하고 기상으로부터의 이산화탄소는 제거되어 탄산 고체 산물을 형성할 것이다.Carbon dioxide is a waste gas that must be treated in some way. According to the invention, carbon dioxide reacts with fuel waste products such as metal hydroxides and forms a solid. Preferred fuels will include components that absorb or react with waste gases from the fuel cell. The fuel component may include, but is not limited to, metal oxides and metal hydroxides. The waste gas reacts to form a solid product or is absorbed into the solid phase. For direct methanol fuel cells, the primary waste gases are carbon dioxide and water. Water will react with the fuel and form more oxygen in the gas phase. If the fuel is a metal alkoxide (where the metal is an alkali or alkaline earth metal), the metal will form a hydroxide that reacts with water to discard the alcohol. The metal hydroxide will then react with the carbon dioxide generated at the anode and the carbon dioxide from the gas phase will be removed to form a carbonate solid product.

기타 바람직한 연료는 겔 함산소물 및 동결 함산소물을 포함한다. 겔 함산소물은 고체를 형성하기 위해 첨가된 중합체를 가지는 함산소물이다. 겔 함산소물의 하나의 예는 5 중량%의 카르보폴TM 981 중합체와 95 중량%의 메탄올의 혼합물을 포함한다. 카르보폴 981은 오하이오주 애크론의 B.F. Goodrich에서 제조된 아크릴 중합체이다. 가열시 겔 함산소물은 메탄올을 방출하며, 이 메탄올은 증발되어 애노드에서 이용할 수 있다. 고체 연료 내의 함산소물은 연료의 30 중량% 이상, 및 바람직하게는 50 중량% 이상을 차지한다. 겔 또는 동결 함산소물에 있어서, 연료는 애노드로부터의 폐가스를 흡수하는 추가 화합물을 포함한다. 겔 및 동결 함산소물을 위한 추가 연료 성분은 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물 또는 금속 수소화물을 포함한다. 바람직하게는 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물 및 금속 수소화물은 알칼리 또는 알칼리 토금속을 포함한다. 추가 성분은 열을 제공하여 함산소물을 증발시키고, 고체 폐산물을 형성하는 흡수 또는 반응을 통해 애노드 폐가스를 제거하는 구성 성분을 제공한다.Other preferred fuels include gel oxygenates and frozen oxygenates. Gel oxygenates are oxygenates with a polymer added to form a solid. One example of a gel oxygenate comprises a mixture of 5% by weight Carbopol 981 polymer and 95% by weight methanol. Carbopol 981 is an acrylic polymer manufactured by BF Goodrich, Akron, Ohio. Upon heating, the gel oxygenate releases methanol, which is evaporated and available at the anode. Oxygen products in the solid fuel make up at least 30% by weight, and preferably at least 50% by weight of the fuel. In gels or frozen oxygenates, the fuel contains additional compounds that absorb waste gases from the anode. Additional fuel components for gels and freeze oxygenates include metals, metal oxides, metal hydroxides or metal hydrides. Preferably metals, metal oxides, metal hydroxides and metal hydrides include alkali or alkaline earth metals. Additional components provide components that provide heat to evaporate oxygenates and remove anode waste gases through absorption or reaction to form solid waste products.

고체 함산소물에 첨가되는 추가 재료는 물을 첨가하여 열을 발생시키는 수소 반응성 재료를 포함한다. 재료로는 추가 연료, 예컨대 수소, 및/또는 이산화탄소를 흡수하는 과산화물을 제공하는 것이 바람직하다. 바람직한 재료는 금속 수소화물, 예컨대 수소화리튬, 수소화마그네슘, 수소화나트륨, 수소화칼륨, 수소화알루미늄 및 이의 혼합물을 포함한다.Additional materials added to the solid oxygenate include hydrogen reactive materials that add water to generate heat. As a material it is desirable to provide peroxides which absorb further fuels such as hydrogen and / or carbon dioxide. Preferred materials include metal hydrides such as lithium hydride, magnesium hydride, sodium hydride, potassium hydride, aluminum hydride and mixtures thereof.

고체 연료는 선택되는 화학 물질을 사용하여 유기 용액을 중합시켜서 유기 화합물을 교질화시킴으로서 형성될 수 있다. 중합 화학 물질은 고체 연료의 3 중량% 이상을 차지한다. 겔을 형성하는 화학 물질은 아크릴산/아크릴아마이드계 중합체, 폴리올의 공중합체, 아민 유화제와 에틸렌/아크릴산 공중합체, 카르복실 비닐 중합체, 폴리아크릴산 중합체, 올레핀-말레산 무수물 공중합체 및 OH기를 포함하는 소중합체와 포름알데하이드의 공중합체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. OH기를 포함하는 소중합체의 공중합체는 고융점의 알콜, 즉 탄소가 12개 이상인 알콜; 고융점의 글리콜; 고융점의 탄화수소; 당류 에스테르, 즉 소르비탄 모노스테아린산염 (S-MAZ 60); 및 알칼리 알콕사이드를 포함한다. 추가의 중합 재료는 미국 3,759,674호; 미국 3,148,958호; 미국 3,214,252호; 미국 4,261,700호; 및 미국 4,865,971호에서 찾아볼 수 있다.Solid fuels can be formed by polymerizing organic solutions with selected chemicals to gelatinize organic compounds. The polymerization chemicals make up at least 3% by weight of the solid fuel. Chemicals forming the gel include acrylic / acrylamide polymers, copolymers of polyols, amine emulsifiers and ethylene / acrylic acid copolymers, carboxyl vinyl polymers, polyacrylic acid polymers, olefin-maleic anhydride copolymers, and small OH groups. Including but not limited to copolymers of polymers with formaldehyde. Copolymers of oligomers containing OH groups include high melting point alcohols, ie, alcohols having 12 or more carbons; High melting point glycol; High melting point hydrocarbons; Sugar esters, ie, sorbitan monostearate (S-MAZ 60); And alkali alkoxides. Further polymeric materials are described in US 3,759,674; US 3,148,958; US 3,214,252; US 4,261,700; And US 4,865,971.

특정 겔 연료는 겔 연료의 사용을 입증하기 위해 연구되었다. 연료에는 메탄올, 산화칼슘 (CaO) 및 카르보폴 981 중합체가 각각 32:56:5의 비율로 포함된다. 연료를 DMFC 내에 적재하였고 연료 전지를 작동시켰다. 상이한 온도, 및 상압에서 수성 메탄올 연료와의 비교를 위해 연료 전지의 I-V 곡선을 발생시켰다. 도 2는 액체 연료와의 비교를 위한 I-V 곡선의 결과를 도시한다.Specific gel fuels have been studied to demonstrate the use of gel fuels. Fuels include methanol, calcium oxide (CaO) and Carbopol 981 polymers in ratios of 32: 56: 5, respectively. Fuel was loaded into the DMFC and the fuel cell was turned on. I-V curves of fuel cells were generated for comparison with aqueous methanol fuel at different temperatures, and atmospheric pressure. 2 shows the results of an I-V curve for comparison with a liquid fuel.

연료의 조성을 조정하여 연료에 의해 발생되거나 흡수되는 추가의 물, 및 수분에 노출시 연료를 증발시키는데 필요한 추가 열에 대해 보정할 수 있다. 추가 열은 물, 또는 분해시 열을 발생시키는 적절한 화학 물질의 첨가에 따른 상당한 발열 반응을 나타내는 화학 물질을 사용하여 발생시킬 수 있다. 적절한 화학 물질의 예는 유기 과산화물, 및 카르바미드 과산화수소를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 연료 조성은 또한, 상기 언급된 연료의 조합을 사용하여 예컨대 연료 전지 애노드에서의 반응을 위한 알콜 및 수소를 발생시킬 연료를 형성하기 위해 금속 수소화물과 금속 함산소물을 혼합하여 조정할 수 있다. 대안적인 혼합물은 애노드에서 발생되는 이산화탄소의 더 빠른 반응을 위해 추가의 금속 수산화물을 포함할 수 있다.The composition of the fuel can be adjusted to compensate for the additional water generated or absorbed by the fuel and the additional heat needed to evaporate the fuel upon exposure to moisture. Additional heat can be generated using water or chemicals that exhibit significant exothermic reactions due to the addition of suitable chemicals that generate heat upon decomposition. Examples of suitable chemicals include, but are not limited to, organic peroxides, and carbamide hydrogen peroxide. The fuel composition can also be adjusted by mixing metal hydrides and metal oxygenates to form a fuel that will generate alcohol and hydrogen for reaction at the fuel cell anode, for example, using a combination of the aforementioned fuels. Alternative mixtures may include additional metal hydroxides for faster reaction of carbon dioxide generated at the anode.

리튬의 비용때문에 리튬 화합물의 유용성 및 바람직한 성질이 감소된다. 리튬 및 리튬 화합물은 다른 알칼리 또는 알칼리 토금속 및 이의 화합물보다 훨씬 더 비용이 많이 든다. 적절한 화합물을 찾으려는 추가 연구에는 다양한 마그네슘 화합물의 사용이 포함된다. 테스트된 일부 혼합물의 조성은 표 2에 열거한다.The cost of lithium reduces the usefulness and desirable properties of lithium compounds. Lithium and lithium compounds are much more expensive than other alkali or alkaline earth metals and compounds thereof. Further research to find suitable compounds involves the use of various magnesium compounds. The compositions of some of the mixtures tested are listed in Table 2.

첨가제로서 마그네슘 화합물을 사용한 고체 메탄올 연료의 화학 조성Chemical Composition of Solid Methanol Fuel Using Magnesium Compounds as Additives 연료 I.D.#Fuel I.D. # Mg 화합물, 중량%Mg compound, wt% 고체 메탄올 중량%Solid methanol weight% 설명Explanation 1One Mg(OH)2, 64.36Mg (OH) 2 , 64.36 35.6435.64 고체 페이스트Solid paste 22 MgO, 56MgO, 56 4444 고체 페이스트Solid paste 33 Mg(OCH3)2, 100Mg (OCH 3 ) 2 , 100 00 고체 결정Solid crystals 44 Mg, 42.2Mg, 42.2 57.657.6 고체 페이스트Solid paste

본 테스트는 메톡시화마그네슘 (Mg(OCH3)2)의 경우에 마그네슘 화합물을 단독으로 또는 고체 메탄올과의 혼합물로서 사용하는 것을 포함한다. 고체 메탄올은 메탄올과 카르보폴 981의 혼합물을 포함한다. 도 3∼6은 연료 전지에서 고체 메탄올과 함께 마그네슘 또는 다양한 마그네슘 화합물을 사용한 테스트의 결과를 도시한다. 마그네슘 화합물은 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 산화마그네슘 (MgO), 메톡시화마그네슘 (Mg(OCH3)2) 및 수소화마그네슘 (MgH2)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 도면에는 다양한 조성에 대해 측정한 I-V, 즉 전류 대 전위 곡선을 도시한다. 테스트에서 소량의 물을 첨가하여 애노드실에 습기를 생성하였다. 고체 연료의 반응이 소량의 습기로 시작된 후 애노드에서의 반응으로 수분이 생기기 때문에 스스로 발생시킬 수 있다. 또한 마그네슘 화합물은 메탄올이 반응하여 전기 전류를 발생시킬 경우 애노드에서 발생된 이산화탄소(CO2)를 흡수한다.This test involves the use of magnesium compounds alone or as a mixture with solid methanol in the case of magnesium methoxylated (Mg (OCH 3 ) 2 ). Solid methanol comprises a mixture of methanol and Carbopol 981. 3-6 show the results of tests using magnesium or various magnesium compounds with solid methanol in a fuel cell. Magnesium compounds include, but are not limited to, magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium oxide (MgO), magnesium methoxylated (Mg (OCH 3 ) 2 ), and magnesium hydride (MgH 2 ). The figure shows the IV, i.e., current versus potential curve, measured for various compositions. A small amount of water was added in the test to create moisture in the anode chamber. The reaction of the solid fuel begins with a small amount of moisture and can then be generated by itself because of the moisture produced by the reaction at the anode. In addition, the magnesium compound absorbs carbon dioxide (CO 2 ) generated from the anode when methanol reacts to generate an electric current.

연구된 대안적 고체 연료는 아세트알데하이드 고체 연료이다. 연료는 50 gm의 아세트알데하이드와 0.5 gm의 카르보폴 981의 혼합물을 포함한다. 연료는 교질화되었고 이 고체 연료는 3.2 gm의 산화마그네슘과 혼합되었다. MgO와 고체 아세트알데하이드의 I-V 곡선을 측정하여 MgO와 고체 메탄올에 대한 결과와 비교하였다. 그 결과는 도 7에 도시되어 있는데, 이 결과는 고체 메탄올에 비해 향상되었음을 보여준다.Alternative solid fuels studied are acetaldehyde solid fuels. The fuel contains a mixture of 50 gm of acetaldehyde and 0.5 gm of Carbopol 981. The fuel was gelatinized and the solid fuel mixed with 3.2 gm of magnesium oxide. The I-V curves of MgO and solid acetaldehyde were measured and compared with the results for MgO and solid methanol. The results are shown in FIG. 7, which shows an improvement over solid methanol.

고체 함산소물 연료이외에도 연료의 성능은 산화제, 특히 연료를 활성화시키는 과정 중에 수소를 발생시키는 산화제의 첨가로 향상될 수 있다는 것을 발견하였다. 직접 메탄올 연료 전지는 펄스 방식으로 산화제를 이용하여 연구되었다. 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 과산화수소(H2O2)의 경우에 산화제의 펄스를 가한 후 연료 전지는 희석 효과를 나타냈지만 전력 밀도는 증가하였다. 궁극적으로는 전력 밀도가 14 % 향상되었다. 1∼3 중량%의 과산화수소 용액을 3 중량%의 메탄올 용액에 첨가하고 I-V 곡선을 측정하였다. 도 9에 도시된 바와 같이 산화제를 메탄올에 첨가하면 I-V 곡선을 향상시킨다는 것을 밝혀냈다. 과산화수소의 경우에는 2 중량% 용액을 첨가할 때 최대의 향상을 보였다.In addition to solid oxygenate fuels, it has been found that the performance of fuels can be improved by the addition of oxidants, in particular oxidants that generate hydrogen during the process of activating the fuel. Direct methanol fuel cells have been studied using oxidants in a pulsed manner. As can be seen in Figure 8, in the case of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) after applying the pulse of the oxidant fuel cell showed a dilution effect, but the power density increased. Ultimately, the power density was improved by 14%. 1-3 wt% hydrogen peroxide solution was added to 3 wt% methanol solution and the IV curve was measured. It was found that adding oxidant to methanol as shown in FIG. 9 improves the IV curve. In the case of hydrogen peroxide, the greatest improvement was obtained when 2 wt% solution was added.

과산화수소는 액체이지만 양상이 유사한 고체 산화제를 사용할 수 있다. 대안적인 산화제는 과탄산나트륨, 카르바미드 과산화수소, 유기 과산화물, 예컨대 tert-부틸 과산화수소 (TBHP), tert-펜틸 과산화수소 등, 및 알칼리 토금속 과산화물, 예컨대 마그네슘 과산화물 및 칼슘 과산화물을 포함하나, 이에 한정하지 않는다.Hydrogen peroxide is a liquid, but solid oxidants may be used that are similar in appearance. Alternative oxidants include, but are not limited to, sodium percarbonate, carbamide hydrogen peroxide, organic peroxides such as tert-butyl hydrogen peroxide (TBHP), tert-pentyl hydrogen peroxide, and the like, and alkaline earth metal peroxides such as magnesium peroxide and calcium peroxide.

강산화제의 첨가를 더 연구하여 직접 메탄올 연료 전지를 위한 전력 발생에의 영향을 측정하였다. 황산(H2SO4)을 고체 메탄올에 주입하여 펄스 방식의 테스트를 수행하였다. 황산의 첨가는 마그네슘 금속으로부터 추가 수소를 발생시켰고 DMFC의 성능을 향상시켰다. 도 10∼12에 도시된 결과는, 전력 밀도의 향상과, 연료 전지의 애노트 구획 내의 압력 증가를 보여준다. 사용될 수 있는 추가 산은 염산 (HCl) 및 질산 (HNO3)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.The addition of strong oxidizers was further studied to determine the effect on power generation for direct methanol fuel cells. Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) was injected into solid methanol to perform a pulse test. The addition of sulfuric acid generated additional hydrogen from the magnesium metal and improved the performance of the DMFC. The results shown in FIGS. 10-12 show an improvement in power density and an increase in pressure in the anode compartment of the fuel cell. Additional acids that may be used include, but are not limited to hydrochloric acid (HCl) and nitric acid (HNO 3 ).

산화제의 첨가는 성능을 향상시키고, 상기 산화제는 고체 형태로 첨가될 수 있으며, 이 때 산화제는 수분의 존재시 고체 연료와 반응한다. 연료에의 물 첨가의 조절은 연료 전지를 위한 가스 연료의 발생을 조절하고 간헐적인 전력 발생을 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 연료가 연료 전지의 애노드 구획과 유체 연통 관계로 배치된 경우 액체 강산화제는 고체 연료에의 첨가 제어를 위해 별도의 밀봉 구획 내에 유지할 수 있다.Addition of an oxidant improves performance and the oxidant can be added in solid form, where the oxidant reacts with the solid fuel in the presence of moisture. Control of the addition of water to the fuel can be used to regulate the generation of gaseous fuel for the fuel cell and for intermittent power generation. Alternatively, if the fuel is placed in fluid communication with the anode compartment of the fuel cell, the liquid strong oxidant may be kept in a separate sealing compartment for control of addition to the solid fuel.

화합물, 예컨대 과산화물의 첨가를 포함하는 또다른 관점은 과산화물이 반응하거나 분해될 때 열을 방출한다는 것이다. 열방출은 메탄올, 또는 기상 내 연료 전지의 애노드에서 반응하는 다른 유기 화합물의 증발을 조장한다. 과산화물은 소량의 촉매를 첨가하여 용이하게 분해시킬 수 있다. 산화제 분해용 촉매는 칼슘 (Ca), 스칸듐 (Sc), 티탄 (Ti), 바나듐 (V), 크롬 (Cr), 망간 (Mn), 철 (Fe), 코발트 (Co), 니켈 (Ni), 구리 (Cu), 아연 (Zn), 스트론튬 (Sr), 이트륨 (Y), 지르코늄 (Zr), 니오브 (Nb), 몰리브덴 (Mo), 테크네튬 (Tc), 루테늄 (Ru), 로듐 (Rh), 팔라듐 (Pd), 은 (Ag), 카드뮴 (Cd), 바륨 (Ba), 란탄 (La), 하프늄 (Hf), 탄탈 (Ta), 텅스텐 (W), 레늄 (Re), 오스뮴 (Os), 이리듐 (Ir), 백금 (Pt), 금 (Au) 및 수은 (Hg)으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 화합물이다. 촉매는 금속의 산화물, 금속의 황화물 및 금속의 기타 황 화합물 및 금속을 포함하는 졸(sol)을 포함할 수 있다. 바람직한 촉매는 바나듐, 철, 코발트, 루테늄, 구리, 니켈, 망간, 몰리브덴, 백금, 금, 은, 팔라듐, 로듐, 레늄, 오스뮴 및 이리듐으로부터의 1종 이상의 금속을 포함하고, 더욱 바람직한 촉매는 철, 코발트, 니켈 및 망간을 포함한다. 더욱 바람직한 화합물은 산화망간(MnO2)이다.Another aspect involving the addition of compounds such as peroxides is that they release heat when the peroxides react or decompose. Heat release encourages the evaporation of methanol or other organic compounds that react at the anode of the fuel cell in the gas phase. Peroxides can be easily decomposed by addition of a small amount of catalyst. Catalysts for decomposition of oxidants are calcium (Ca), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), Copper (Cu), Zinc (Zn), Strontium (Sr), Yttrium (Y), Zirconium (Zr), Niobium (Nb), Molybdenum (Mo), Technetium (Tc), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), barium (Ba), lanthanum (La), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os), It is a compound containing at least one metal selected from iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au) and mercury (Hg). The catalyst may comprise a sol comprising an oxide of a metal, a sulfide of a metal and other sulfur compounds of a metal and a metal. Preferred catalysts include one or more metals from vanadium, iron, cobalt, ruthenium, copper, nickel, manganese, molybdenum, platinum, gold, silver, palladium, rhodium, rhenium, osmium and iridium, more preferred catalysts being iron, Cobalt, nickel and manganese. More preferred compound is manganese oxide (MnO 2 ).

본 발명은 최근까지 고려한 바람직한 구체예를 설명하였지만 본 발명에 개시된 구체예에 한정되지 않는 것으로 이해될 것이다. 하지만 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되는 다양한 변형과 대응되는 배치는 본 발명에 포괄되는 것으로 한다.While the present invention has described preferred embodiments to date, it will be understood that they are not limited to the embodiments disclosed herein. However, arrangements corresponding to various modifications included within the scope of the appended claims are intended to be included in the present invention.

도 1은 몇몇의 화학적 화합물 및 혼합물의 안정성을 도시한다;1 shows the stability of some chemical compounds and mixtures;

도 2는 DMFC 액체 및 고체 연료의 비교 결과를 도시한다;2 shows a comparison of DMFC liquid and solid fuels;

도 3 및 4는 조성이 다른 고체 연료 및 액체 메탄올의 전지 전위에 대한 전류의 비교 결과를 도시한다;3 and 4 show the result of comparison of the electric current with respect to the cell potential of solid fuel and liquid methanol having different compositions;

도 5 및 6은 조성이 상이한 고체 연료의 전지 전위에 대한 전류의 비교 결과를 도시한다;5 and 6 show the result of comparing the current with respect to the cell potential of solid fuels having different compositions;

도 7은 고체 아세트알데하이드 연료 및 고체 메탄올 연료의 비교 결과를 도시한다;7 shows a comparison of solid acetaldehyde fuel and solid methanol fuel;

도 8은 직접 메탄올 연료 전지를 위하여 메탄올에 첨가된 추가의 산화제의 효과를 도시한다;8 shows the effect of additional oxidants added to methanol for a direct methanol fuel cell;

도 9는 직접 메탄올 연료 전지에 있어서 메탄올과 상이한 과산화수소에 대한 I-V (전류-전압) 곡선을 도시한다;9 shows I-V (current-voltage) curves for hydrogen peroxide different from methanol in a direct methanol fuel cell;

도 10은 황산의 펄스를 이용하여 마그네슘 및 고체 메탄올의 연료 전지에 대한 전압 및 전류량을 도시한다;10 shows the voltage and current amounts for magnesium and solid methanol fuel cells using pulses of sulfuric acid;

도 11은 황산의 펄스를 이용하여 연료 전지 내의 마그네슘 및 고체 메탄올에 대한 전압, 전류량 및 전력 밀도를 도시한다; 및FIG. 11 shows the voltage, amount of current and power density for magnesium and solid methanol in a fuel cell using a pulse of sulfuric acid; And

도 12는 황산의 펄스를 이용하여 전지 연료 내의 마그네슘 및 고체 메탄올에 대한 전력 밀도 및 전압을 도시한다.12 shows power density and voltage for magnesium and solid methanol in cell fuel using pulses of sulfuric acid.

Claims (10)

연료 전지에 사용되는 가스 연료를 발생시키는 고체 연료로서,A solid fuel for generating a gaseous fuel used in a fuel cell, 금속 함산소물, 겔 함산소물, 동결 함산소물 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 함산소 화합물을 포함하는 고체 연료.A solid fuel comprising an oxygen compound selected from the group consisting of metal oxygenates, gel oxygenates, frozen oxygenates and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 함산소물은 알콜, 알데하이드, 유기산, 에테르, 디올, 트리올, 케톤, 디케톤, 에스테르, 카르보네이트, 옥살레이트, 당류, 금속 알콕사이드, 금속 알데하이드 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고체 연료.The group of claim 1 wherein the oxygenate comprises alcohols, aldehydes, organic acids, ethers, diols, triols, ketones, diketones, esters, carbonates, oxalates, sugars, metal alkoxides, metal aldehydes and mixtures thereof. Solid fuel selected from. 제1항 또는 제2항에 있어서, 과탄산나트륨, 카르바미드 과산화수소, 유기 과산화물 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고체 산화제를 더 포함하는 고체 연료.The solid fuel according to claim 1 or 2, further comprising a solid oxidant selected from the group consisting of sodium percarbonate, carbamide hydrogen peroxide, organic peroxides and mixtures thereof. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 겔 함산소물은 The method of claim 1, wherein the gel oxygenate is 함산소물 및Oxygenate and 아크릴산계 중합체, 아크릴아마이드계 중합체, 폴리올의 공중합체, OH기를 포함하는 소중합체와 포름알데하이드의 공중합체, 아민 유화제와 에틸렌/아크릴산 공중합체, 카르보닐 비닐 중합체, 폴리아크릴산 중합체, 올레핀-말레산 무수물 공중합체 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체 혼합물Acrylic acid polymers, acrylamide polymers, copolymers of polyols, copolymers of oligomers and formaldehydes containing OH groups, amine emulsifiers and ethylene / acrylic acid copolymers, carbonyl vinyl polymers, polyacrylic acid polymers, olefin-maleic anhydrides Polymer mixtures selected from the group consisting of copolymers and mixtures thereof 을 포함하는 고체 연료.Solid fuel comprising a. 제4항에 있어서, 겔 함산소물은The method of claim 4 wherein the gel oxygenate is 메탄올, 아세트알데하이드 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 함산소물 30 중량% 이상 및At least 30% by weight of an oxygenate selected from the group consisting of methanol, acetaldehyde and mixtures thereof 아크릴 중합체 3 중량% 이상3% by weight or more of acrylic polymer 을 포함하는 고체 연료.Solid fuel comprising a. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 겔 함산소물은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 또는 금속 화합물을 더 포함하는 고체 연료.6. The solid fuel according to claim 1, wherein the gel oxygenate further comprises a metal or metal compound selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and mixtures thereof. 7. 제6항에 있어서, 금속 또는 금속 화합물은 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 산화마그네슘 (MgO), 메톡시화마그네슘 (Mg(OCH3)2), 마그네슘 (Mg), 수소화마그네슘 (MgH2) 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고체 연료.The metal or metal compound according to claim 6, wherein the metal or metal compound is magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium oxide (MgO), magnesium methoxide (Mg (OCH 3 ) 2 ), magnesium (Mg), magnesium hydride (MgH 2 ) And a mixture thereof. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전이 금속, 전이 금속의 산화물 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고체 촉매를 더 포함하는 고체 연료.The solid fuel according to any one of claims 1 to 6, further comprising a solid catalyst selected from the group consisting of transition metals, oxides of transition metals and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 금속 함산소물은 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 루비듐 (Rb), 세슘 (Cs), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 알루미늄 (Al) 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 고체 연료.The method of claim 1, wherein the metal oxygenate is lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), rubidium (Rb), cesium (Cs) And a metal selected from the group consisting of strontium (Sr), barium (Ba), aluminum (Al) and mixtures thereof. 제9항에 있어서, 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 고체 연료.The solid fuel of claim 9, wherein the metal is selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, magnesium, and mixtures thereof.
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