KR20070113920A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
KR20070113920A
KR20070113920A KR1020060047820A KR20060047820A KR20070113920A KR 20070113920 A KR20070113920 A KR 20070113920A KR 1020060047820 A KR1020060047820 A KR 1020060047820A KR 20060047820 A KR20060047820 A KR 20060047820A KR 20070113920 A KR20070113920 A KR 20070113920A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
reformer
fuel
stack
fuel cell
Prior art date
Application number
KR1020060047820A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100788195B1 (en
Inventor
류성남
이길용
박준성
Original Assignee
엘지전자 주식회사
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사, 주식회사 엘지화학 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020060047820A priority Critical patent/KR100788195B1/en
Publication of KR20070113920A publication Critical patent/KR20070113920A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100788195B1 publication Critical patent/KR100788195B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/10Fuel cells in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

A fuel cell is provided to keep operation of a reformer even when demand for reformed fuel is below 'turn down limit', and to effectively manage hydrogen generated in the process. A fuel cell includes: a reformer(10) in which hydrogen in fuel is purified; at least one stack(21-24) which is connected to the reformer and generates electric energy and heat energy by an electrochemical reaction of oxygen and hydrogen purified in the reformer; a hydrogen buffer(30) which is installed between the reformer and stack and stores hydrogen; and optionally a hydrogen return unit(40) which is installed between the hydrogen buffer and reformer and sends surplus hydrogen back to the reformer while being opened and closed according to a variation in demand for fuel in the stack.

Description

연료전지{FUEL CELL SYSTEM}Fuel Cell {FUEL CELL SYSTEM}

도 1은 본 발명 연료전지가 공동주택에 설치된 계통도, 1 is a schematic diagram of a fuel cell of the present invention installed in a multi-unit house,

도 2는 본 발명 연료전지에서 연료 수요량이 많은 경우 수소의 공급 상태를 보인 개략도,2 is a schematic diagram showing a supply state of hydrogen when the fuel demand in the fuel cell of the present invention is high;

도 3은 본 발명 연료전지에서 연료 수요량이 적은 경우 수소의 공급 상태를 보인 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing a supply state of hydrogen when the fuel demand in the fuel cell of the present invention.

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

10 : 개질기 11 : 개질기 버너10: reformer 11: reformer burner

21~24 : 각 스택 30 : 수소버퍼21 ~ 24: each stack 30: hydrogen buffer

40 : 수소반송유닛 41 : 수소반송라인40: hydrogen transfer unit 41: hydrogen transfer line

42 : 수소반송밸브 43 : 제어부42: hydrogen return valve 43: control unit

50 : 수소공급라인50: hydrogen supply line

본 발명은 연료전지의 수소 공급 장치에 관한 것으로, 특히 최소 요구 연료량 이하로 운전될 때 연료전지의 수소 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen supply apparatus of a fuel cell, and more particularly, to a hydrogen supply apparatus of a fuel cell when operated below a minimum required fuel amount.

일반적으로 연료전지(FUEL CELL SYSTEM)는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치이다. 상기 연료전지는 작동온도와 주연료의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산염형(PAGC), 용융탄산염형(MCFC), 고체전해질형(SOFC), 고분자전해질형(PEMFC) 등으로 구분된다. 이 중에서 상기 고분자전해질형 연료전지의 전해질은 액체가 아닌 고체 고분자 중합체(Membrane)로서 다른 연료전지와는 구별된다. 상기 고분자전해질형 연료전지는 통상 LNG, LPG 등의 탄화수소계(CH계열) 연료를 개질기에서 탈황공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 수소(H2)만을 정제하고, 이 정제된 수소를 스택의 연료극으로 공급하여 연료로 사용하고 있다. In general, a fuel cell system is an electrochemical device that directly converts chemical energy of hydrogen and oxygen into electrical energy. The fuel cell is classified into an alkaline type (AFC), a phosphate type (PAGC), a molten carbonate type (MCFC), a solid electrolyte type (SOFC), a polymer electrolyte type (PEMFC) and the like according to the operating temperature and the form of the main fuel. Among them, the electrolyte of the polymer electrolyte fuel cell is a solid polymer (Membrane), which is not a liquid, and is distinguished from other fuel cells. In the polymer electrolyte fuel cell, hydrocarbon-based (CH-based) fuels, such as LNG and LPG, are usually purified through a desulfurization process, a reforming reaction, and a hydrogen purification process in a reformer, and only hydrogen (H 2 ) is purified. It is supplied to the anode and used as fuel.

이러한 연료전지는 연료극으로 수소가 공급되는 동시에 공기극으로는 산소를 포함한 공기가 지속적으로 공급되어 그 수소와 산소의 전기 화학적 반응을 거쳐 반응 전후의 에너지 차를 전기 에너지로 직접 변환시키고, 이 과정에서 연료전지는 전기 에너지와 함께 부산물로 반응열과 물이 생성되는 것이었다.The fuel cell is supplied with hydrogen to the anode and at the same time, air containing oxygen is continuously supplied to the cathode to directly convert the energy difference before and after the reaction into electrical energy through the electrochemical reaction between the hydrogen and oxygen. The cell was produced by reaction heat and water as a by-product along with electrical energy.

그러나, 상기와 같은 종래 연료전지에 있어서는, 실질적인 가구당 소비전력량에 따라 수소의 발생량이 조절되어야 하나, 그 가구당 소비전력량에 대응되는 개질 연료 수요량이 특정값 이하일 경우에는 개질기의 운전시 전체 효율과 감가상각 측면에서 운전을 정지하는 것이 오히려 더 효과적일 수 있다. 이와 같이 특정한 용량의 개질기에 대해 운전을 지속할 수 있는 최소 연료량을 통상 '최소 요구 연료량(turn down limit)'이라고 한다. 하지만, 개질 연료 수요량이 '최소 요구 연료량 ' 이하일 경우에도 개질기의 운전을 정지하는 것은 개질기의 재기동시 준비 시간이 길어져 바람직하지 않다. 특히, 공동주택용 연료전지의 경우 계절별 또는 시간대별 연료 소요량의 편차가 커서 개질 연료 수요량이 '최소 요구 연료량'이하라고 해서 개질기의 운전을 정지하였다가는 갑자기 개질 연료 수요량이 폭증하는 것에 신속하게 대응하지 못하여 자칫 연료전지에 대한 신뢰도가 크게 낮아질 우려가 있었다.However, in the conventional fuel cell as described above, the generation of hydrogen should be adjusted according to the actual power consumption per household, but if the reformed fuel demand corresponding to the household power consumption is below a certain value, the overall efficiency and depreciation during operation of the reformer. Stopping driving on the side may be more effective. As such, the minimum amount of fuel that can continue to operate for a specific capacity reformer is commonly referred to as the 'turn down limit'. However, stopping the operation of the reformer even when the reformed fuel demand is less than the 'minimum required fuel amount' is not preferable because the preparation time for restarting the reformer is long. In particular, in the case of a fuel cell for a multi-unit house, there is a large variation in fuel demand according to seasons or time zones. There was a fear that the reliability of the fuel cell would be greatly lowered.

본 발명은 상기와 같은 종래 연료전지의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 개질 연료 수요량이 '최소 요구 연료량'이하일 경우에도 개질기의 운전을 지속하면서도 이 과정에서 생성되는 수소를 효율적으로 관리할 수 있는 연료전지를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional fuel cell as described above, and the fuel that can efficiently manage the hydrogen generated in this process while continuing the operation of the reformer even when the reformed fuel demand is less than the 'minimum required fuel amount'. It is an object of the present invention to provide a battery.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 연료에서 수소가 정제되는 개질기; 상기 개질기에 연결되어 그 개질기에서 정제된 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기에너지와 열에너지가 생성되는 적어도 한 개 이상의 스택; 및 상기 개질기와 스택 사이에 설치되어 수소를 저장하는 수소버퍼;를 포함한 연료전지가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a reformer in which hydrogen is purified in a fuel; At least one stack connected to the reformer to generate electrical energy and thermal energy by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen purified in the reformer; And a hydrogen buffer installed between the reformer and the stack to store hydrogen.

또, 상기 수소버퍼와 개질기 사이에 설치되어 상기 스택에서의 연료수요량 변화에따라 개폐되면서 잉여 수소가 상기 개질기로 반송되도록 하는 수소반송유닛이 더 구비된 연료전지가 제공된다.In addition, there is provided a fuel cell further provided between the hydrogen buffer and the reformer is provided with a hydrogen transfer unit for opening and closing in accordance with the change in the fuel demand in the stack to allow excess hydrogen to be returned to the reformer.

이하, 본 발명에 의한 연료전지를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 연료전지가 공동주택에 설치된 계통도이고, 도 2는 본 발명 연료전지에서 연료 수요량이 많은 경우 수소의 공급 상태를 보인 개략도이며, 도 3은 본 발명 연료전지에서 연료 수요량이 적은 경우 수소의 공급 상태를 보인 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a fuel cell of the present invention installed in a multi-unit house, and FIG. 2 is a schematic view showing a state of supplying hydrogen when a fuel demand is large in the fuel cell of the present invention, and FIG. A schematic diagram showing the state of supply of hydrogen.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지는, 흔히 공동주택 등 건물의 지하에 마련된 기계실에는 탄화수소계열의 연료에서 수소를 정제하는 한 개의 개질기(10)가 설치되고, 공동주택의 각 가정마다에는 상기 개질기(10)에 병렬 연결되어 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기에너지와 열에너지를 생성하는 스택(21~24)이 설치되며, 상기 개질기(10)와 각 스택(21~24) 사이의 수소공급라인(50)에는 잉여 수소를 저장하는 수소버퍼(30)가 설치되고, 상기 수소버퍼(30)와 개질기(10) 사이에는 잉여 수소를 그 개질기(10)로 반송시키는 수소반송유닛(40)이 설치된다.As shown in the fuel cell according to the present invention, a reformer 10 for purifying hydrogen from a hydrocarbon-based fuel is often installed in a machine room provided in a basement of a building such as a multi-family house, and each family of the multi-family house The stacks 21 to 24 which are connected in parallel to the reformer 10 and generate electric energy and thermal energy by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen are installed, and hydrogen between the reformer 10 and each stack 21 to 24 is provided. In the supply line 50, a hydrogen buffer 30 for storing excess hydrogen is installed, and a hydrogen transfer unit 40 for returning excess hydrogen to the reformer 10 between the hydrogen buffer 30 and the reformer 10. This is installed.

상기 개질기(10)는 버너(11)를 이용하여 탄화수소계열의 연료와 반응하기 위한 증기를 발생하는 증기발생단계와, 연료와 수증기가 개질 반응하여 수소를 발생시키는 증기반응단계와, 증기반응단계를 거치면서 부산물로 발생된 일산화탄소를 재반응시켜 수소를 추가 발생시키는 중온수반응단계와, 상기 중온수반응기를 통과한 연료에 공기를 공급하여 그 공기를 촉매로 연료중의 일산화탄소를 제거하는 부분산화반응단계를 차례대로 진행할 수 있도록 이루어진다. The reformer 10 includes a steam generating step of generating steam for reacting with a hydrocarbon-based fuel using a burner 11, a steam reaction step of generating hydrogen by reforming and reacting fuel and steam, and a steam reaction step. The hot and cold water reaction step of generating hydrogen by re-reacting carbon monoxide generated as a by-product while going through the process, and the partial oxidation reaction of removing carbon monoxide from the fuel by supplying air to the fuel passing through the heavy hot water reactor. The steps are taken in order to proceed.

또, 상기 개질기(10)에는 LNG와 같은 탄화수소계열의 연료를 공급하여 탈황 공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 정제된 수소(H2)를 각각의 스택(21~24)에 공급하도록 수소공급라인(50)이 연결된다. In addition, the reformer 10 is supplied with a hydrocarbon-based fuel such as LNG to supply hydrogen (H 2 ) to each of the stacks 21 to 24 through a desulfurization process → reforming reaction → hydrogen purification process. Line 50 is connected.

상기 수소공급라인(50)은 개질기(10)의 출구에 한 개의 메인공급라인(51)이 연결되고, 그 메인공급라인(51)에 각 스택(21~24)으로 수소를 분배 공급하기 위한 복수의 서브공급라인(52~55)이 연결된다. 상기 메인공급라인(51)의 중간에는 수소의 순도를 높이는 수소 분리정제기(PSA; Pressure Swing Adsorption)(210)(미도시)가 설치될 수 있고, 이 경우 상기 수소버퍼(30)는 분리정제기의 상류 또는 하류 어느 곳에나 설치될 수 있다.The hydrogen supply line 50 is one main supply line 51 is connected to the outlet of the reformer 10, a plurality of main supply line 51 for distributing and supplying hydrogen to each stack (21 ~ 24) to the main supply line 51 The sub supply line 52 to 55 of the is connected. A hydrogen separation purifier (PSA) 210 (not shown) may be installed in the middle of the main supply line 51 to increase the purity of hydrogen. In this case, the hydrogen buffer 30 may be formed in the separation purifier. It can be installed upstream or downstream.

상기 각각의 스택(21~24)은 전해질막(미도시)을 사이에 두고 연료극(미부호)과 공기극(미부호)이 배치되고, 그 연료극과 공기극의 외측면에는 연료유로와 공기유로를 각각 구비한 분리판이 배치되어 단위셀을 이룬다. 상기 복수의 단위셀이 적층되어 상기한 각각의 스택(21~24)이 이루어진다.Each of the stacks 21 to 24 has an anode (not shown) and an anode (not shown) interposed therebetween with an electrolyte membrane (not shown), and a fuel passage and an air passage are formed on the outer surfaces of the anode and the cathode, respectively. The separator is provided to form a unit cell. The plurality of unit cells are stacked to form each of the stacks 21 to 24 described above.

또, 상기 스택(21~24)에는 그 스택(21~24)에서 생성된 전기에너지가 가정용 전원으로 변환되도록 하는 전기변환유닛(미도시)이 설치된다. 상기 전기변환유닛은 스택(21~24)에서 생성되는 DC를 스위칭시켜 AC로 만들고 이 AC를 정류하여 다시 DC로 만드는 DC-DC 컨버터와 DC를 다시 AC로 변환하여 각 가구의 AC전원용 전기제품에 공급하는 인버터(Inverter)를 포함하여 이루어진다. 또, 상기 전기변환유닛은 스택의 용량에 따라 부하에 단독으로 연결될 수도 있으나 통상 연료전지의 초기운전이나 부하량의 변화에 대응할 수 있도록 기존의 상용전원(Grid)과 연결될 수도 있다.In addition, the stacks 21 to 24 are provided with an electric conversion unit (not shown) for converting the electric energy generated in the stacks 21 to 24 to home power. The electric conversion unit converts DC generated from the stacks 21 to 24 into AC, rectifies and converts the AC into DC, and converts the DC into AC again, and converts the DC into AC to an electric appliance for AC power in each household. Including an inverter to supply. In addition, the electrical conversion unit may be connected to the load alone according to the capacity of the stack, but can also be connected to the conventional commercial power (Grid) to cope with the initial operation of the fuel cell or the change in load.

상기 수소반송유닛(40)은 수소버퍼(30)와 개질기(10) 사이에 연결되는 수소반송라인(41)과, 상기 수소반송라인(41)의 중간에 설치되어 그 수소반송라인(41)을 개폐하는 수소반송밸브(42)와, 상기 수소의 수요량과 공급량의 차이를 산출하고 이 값에 따라 상기 수소반송밸브(42)의 개폐를 제어하는 제어부(43)로 이루어진다.The hydrogen conveying unit 40 is installed between the hydrogen buffer 30 and the reformer 10 and the hydrogen conveying line 41, the hydrogen conveying line 41 is installed in the middle of the hydrogen conveying line 41 A hydrogen transfer valve 42 for opening and closing, and a control unit 43 for calculating a difference between the demand amount and the supply amount of hydrogen and controlling the opening and closing of the hydrogen transfer valve 42 according to this value.

상기 수소반송라인(41)은 개질기(10)로 반송되는 수소가 연소용 연료로 사용되도록 그 출구가 개질기(10)의 버너(11)에 연결된다. The hydrogen conveying line 41 has an outlet connected to the burner 11 of the reformer 10 so that hydrogen conveyed to the reformer 10 is used as fuel for combustion.

상기 수소반송밸브(42)는 2방밸브로 이루어져 상기 제어부(43)에 전기적으로 연결된다.The hydrogen return valve 42 is composed of two-way valve is electrically connected to the control unit 43.

상기 제어부(43)는 각 가정에서 사용되는 수소의 소모량, 즉 각 스택(21~24)의 연료수요량을 검출하여 개질기(10)의 용량을 제어하는 동시에 상기 각 스택(21~24)에서의 연료수요량이 '최소 요구 연료량' 이하인 경우에는 상기 수소반송밸브(42)를 열어 잉여 수소의 일부가 개질기(10)로 반송되도록 상기 수소반송밸브(42)와 각 스택(21~24)에 전기적으로 연결된다.The control unit 43 controls the capacity of the reformer 10 by detecting the consumption amount of hydrogen used in each home, that is, the fuel demand of each stack 21 to 24, and the fuel in each stack 21 to 24. When the demand amount is less than the 'minimum required fuel amount', the hydrogen return valve 42 is opened to electrically connect the hydrogen return valve 42 and each stack 21 to 24 so that a part of surplus hydrogen is returned to the reformer 10. do.

도면중 미설명 부호인 20은 총 스택이다.In the drawing, reference numeral 20 denotes a total stack.

상기와 같은 본 발명에 의한 연료전지는 다음과 같은 작용 효과가 있다.The fuel cell according to the present invention as described above has the following effects.

즉, 상기 개질기(10)에서 탄화수소계열의 연료를 개질하여 수소를 정제하고, 이 수소가 상기 각 스택(21~24)의 연료극(미부호)으로 공급되는 한편 공기가 상기 스택(21~24)의 공기극(미부호)으로 공급됨으로써 상기 연료극에서는 산화반응이, 상기 공기극에서는 환원반응이 일어나게 한다. 이 과정에서 생성되는 전자가 상기 연료극에서 공기극으로 이동하면서 전기에너지가 발생되고, 그 전기에너지는 상기 전기변환유닛(미도시)에서 교류전기로 전환되어 각 가구의 전기제품으로 공급된다.That is, the reformer 10 refines the hydrocarbon-based fuel to purify hydrogen, and the hydrogen is supplied to the anodes (unsigned) of the stacks 21 to 24 while air is supplied to the stacks 21 to 24. Supplied to the cathode (unsigned) causes an oxidation reaction at the fuel electrode and a reduction reaction at the cathode. As the electrons generated in this process move from the anode to the cathode, electrical energy is generated, and the electrical energy is converted into alternating current electricity in the electrical conversion unit (not shown) and supplied to the electrical appliances of each household.

여기서, 상기 개질기(10)에서 정제되는 수소는 그 개질기(10)와 각 스택(21~24) 사이에 설치되는 수소버퍼(30)에 채워면서 각 스택(21~24)으로 공급되는데, 이때 상기 제어부(43)는 각 스택(21~24)에서 검출되는 수소 사용량, 즉 총 연료 수요량을 산출하여 그 값에 따라 상기 수소반송밸브(42)의 개폐를 제어하게 된다.Here, the hydrogen purified in the reformer 10 is supplied to each stack 21 to 24 while filling the hydrogen buffer 30 installed between the reformer 10 and each stack 21 to 24. The control unit 43 calculates the amount of hydrogen used in each stack 21 to 24, that is, the total fuel demand, and controls the opening and closing of the hydrogen return valve 42 according to the value.

예컨대, 상기 제어부(43)에서 검출되는 연료 수요량이 '최소 요구 연료량'이상일 경우에는 도 2에서와 같이 수소반송밸브(42)를 폐쇄시켜 상기 개질기(10)에서 생성되는 수소가 전량 각 가정의 스택(21~24)으로 공급되도록 한다. For example, when the fuel demand detected by the controller 43 is equal to or greater than the 'minimum required fuel amount', as shown in FIG. 2, the hydrogen return valve 42 is closed, so that the total amount of hydrogen generated in the reformer 10 is stacked in each household. Make sure to feed 21-24.

반면, 연료 수요량이 '최소 요구 연료량'이하일 경우에는 도 3에서와 같이 수소반송밸브(42)를 열어 상기 개질기(10)에서 생성되는 수소의 일부가 다시 개질기(10)의 버너(11)로 반송되어 연소용 연료로 활용될 수 있도록 한다. 이 경우 상기 개질기(10)는 지속적으로 운전을 수행하도록 하여 급작스럽게 연료수요량이 증가할 때 상기 수소반송밸브(42)를 닫고 개질기(10)에서 생성되는 수소를 모두 각 가구의 스택(21~24)으로 공급함으로써 수소 수요 변화에 신속하게 대응할 수 있게 된다.On the other hand, when the fuel demand amount is less than the 'minimum required fuel amount', as shown in FIG. 3, by opening the hydrogen return valve 42, part of the hydrogen generated in the reformer 10 is returned to the burner 11 of the reformer 10. To be used as fuel for combustion. In this case, the reformer 10 continuously operates to close the hydrogen return valve 42 when the fuel demand suddenly increases, and the hydrogen generated in the reformer 10 is all stacks 21 to 24 of each household. ), It can respond quickly to changes in hydrogen demand.

한편, 전술한 일실시예에서는 공동주택용 연료전지의 경우를 예로 들어 살펴보았으나, 경우에 따라서는 단독주택용 연료전지에서도 동일하게 적용할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 전술한 일례와 대동소이하므로 생략한다.Meanwhile, in the above-described exemplary embodiment, the case of the fuel cell for the apartment house has been described as an example, but in some cases, the same may be applied to the fuel cell for the single house. Detailed description thereof will be omitted since it is almost the same as the above-described example.

본 발명에 의한 연료전지는, 상기 개질기와 스택 사이에 잉여 수소를 저장할 수 있는 수소버퍼를 설치하고 그 수소버퍼를 개질기에 연결하여 가정에서의 수소 수요 변화에 따라 상기 수소버퍼에 저장되는 수소를 가정에 전량 공급하거나 또는 일부를 개질기로 반송하여 연소용 연료로 활용하도록 함으로써, 가정에서의 수소 수요가 최소 요구 연료량 이하일 경우에도 개질기를 운전할 수 있도록 하여 수소 수요의 변화에 신속하게 대응할 수 있고 이를 통해 연료전지에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.In the fuel cell according to the present invention, a hydrogen buffer capable of storing surplus hydrogen is installed between the reformer and the stack, and the hydrogen buffer is connected to the reformer to assume hydrogen stored in the hydrogen buffer according to a change in hydrogen demand in the home. By supplying the entire quantity to the reactor or returning it to the reformer for use as fuel for combustion, the reformer can be operated even when the demand for hydrogen in the home is less than the minimum required amount of fuel so that it can respond quickly to the change in the demand of hydrogen and thereby the fuel. The reliability of the battery can be improved.

Claims (6)

연료에서 수소가 정제되는 개질기;A reformer in which hydrogen is purified from the fuel; 상기 개질기에 연결되어 그 개질기에서 정제된 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기에너지와 열에너지가 생성되는 적어도 한 개 이상의 스택; 및At least one stack connected to the reformer to generate electrical energy and thermal energy by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen purified in the reformer; And 상기 개질기와 스택 사이에 설치되어 수소를 저장하는 수소버퍼;를 포함한 연료전지.And a hydrogen buffer installed between the reformer and the stack to store hydrogen. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소버퍼와 개질기 사이에 설치되어 상기 스택에서의 연료수요량 변화에따라 개폐되면서 잉여 수소가 상기 개질기로 반송되도록 하는 수소반송유닛이 더 구비된 연료전지.And a hydrogen transporting unit installed between the hydrogen buffer and the reformer to open and close the fuel according to the change in the fuel demand in the stack, and return the excess hydrogen to the reformer. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 수소반송유닛은 각 스택에 전기적으로 연결되어 수소의 수요량과 공급량의 차이를 산출하는 제어부와, 상기 수소버퍼와 개질기 사이의 수소반송라인에 설치되고 상기 제어부에 전기적으로 연결되어 그 제어부의 지령에 따라 개폐되는 수소반송밸브로 이루어지는 연료전지.The hydrogen transfer unit is electrically connected to each stack to calculate a difference between the demand amount and the supply amount of hydrogen, and installed in the hydrogen transfer line between the hydrogen buffer and the reformer and electrically connected to the control unit to the command of the control unit A fuel cell comprising a hydrogen transfer valve that opens and closes accordingly. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 수소버퍼에 저장되는 잉여 수소가 개질기의 연소용 연료로 사용되도록 상기 수소버퍼와 개질기의 버너 사이가 수소반송라인으로 연결되는 연료전지.And a hydrogen transfer line connected between the hydrogen buffer and the burner of the reformer so that excess hydrogen stored in the hydrogen buffer is used as fuel for combustion of the reformer. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 수소반송유닛은 스택이 복수 개인 경우 각 스택의 연료수요량을 합한 값의 변화에 따라 개폐되도록 제어되는 연료전지.The hydrogen transport unit is a fuel cell that is controlled to open and close according to the change in the sum of the fuel demand of each stack in the case of a plurality of stacks. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스택은 개질기에 각각 병렬 연결되는 연료전지.The stack is connected in parallel to each reformer fuel cell.
KR1020060047820A 2006-05-26 2006-05-26 Fuel cell system KR100788195B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060047820A KR100788195B1 (en) 2006-05-26 2006-05-26 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060047820A KR100788195B1 (en) 2006-05-26 2006-05-26 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070113920A true KR20070113920A (en) 2007-11-29
KR100788195B1 KR100788195B1 (en) 2007-12-26

Family

ID=39091668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060047820A KR100788195B1 (en) 2006-05-26 2006-05-26 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100788195B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101435387B1 (en) * 2012-08-31 2014-08-28 삼성중공업 주식회사 System and method for operation of multi fuel cell

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102559980B1 (en) * 2021-11-26 2023-07-28 아크로랩스 주식회사 Fuel cell with improved efficiency by having an air supply unit that can control the amount of air supplied

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62170171A (en) 1986-01-22 1987-07-27 Hitachi Ltd Fuel cell system
IL138367A0 (en) * 1998-03-12 2001-10-31 Hydrogen Burner Techn Inc Process gas purification and fuel cell system
KR100675686B1 (en) * 2000-12-29 2007-02-01 주식회사 엘지이아이 Fuel supply apparatus for fuel cell
KR20040009653A (en) * 2002-07-24 2004-01-31 엘지전자 주식회사 Apparatus for fuel supply in fuel cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101435387B1 (en) * 2012-08-31 2014-08-28 삼성중공업 주식회사 System and method for operation of multi fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR100788195B1 (en) 2007-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6788778B2 (en) Fuel cell system and its operation method
US20070042249A1 (en) System for preventing freezing of fuel cell
RU2325010C1 (en) Fuel element charatrezed by load spesified operation
CN115939469A (en) Integrated renewable fuel cell system for cogeneration
JP2013527555A (en) How to operate a cogeneration facility
JP2019200985A (en) Electrochemical apparatus and hydrogen system
KR100778625B1 (en) Fuel sell system of apartment house and control method thereof
KR100778626B1 (en) Fuel sell system of apartment house and control method thereof
KR100783412B1 (en) Multi home energy supplying system using fuel cell
KR100788195B1 (en) Fuel cell system
KR101418422B1 (en) System for independent start-up of fuel cell for ship
JP5048870B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
KR100750057B1 (en) Fuel sell system of apartment house and control method thereof
US20100285379A1 (en) Transitioning an electrochemical cell stack between a power producing mode and a pumping mode
JP7306651B2 (en) Energy storage device
KR101080311B1 (en) Fuel cell system having separate type auxiliary burner and driving method threrof
US20070196703A1 (en) System for supplying energy to a plurality of building units
JP5145313B2 (en) Fuel cell system
KR100824826B1 (en) Fuel sell system of apartment house and control method thereof
KR102475163B1 (en) Positive Air Pressure Damper Assembly
JP2002083606A (en) Polyelectrolyte type fuel cell co-generation system
KR20040009653A (en) Apparatus for fuel supply in fuel cell
KR20210053367A (en) Electric power generating system using heat and new recycled energy
KR101435387B1 (en) System and method for operation of multi fuel cell
KR102308046B1 (en) Fuel Cell System with Function of Independent Load Operation at Abnormal Grid Situation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121011

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131018

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141017

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150923

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 12