KR20090070871A - 연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템용 개질기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은 역화를 방지하고, 열전달 효율을 향상시킬 수 있도록 열에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질기와, 상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부를 포함하며, 상기 개질기는 외형을 이루는 케이스와, 상기 케이스 내에 배치되며 메쉬체와 상기 메쉬체의 표면에 형성된 산화 촉매층 및 상기 산화 촉매층으로 연료를 공급하는 연료 분사 노즐을 포함하여 연료와 촉매의 산화 반응으로 열에너지를 발생시키는 열원부와, 상기 케이스 내에 배치되며 상기 열원부에서 발생된 열에너지를 이용하여 연료로부터 수소가스를 발생시키는 개질 반응부를 포함할 수 있다.
연료전지, 스택, 개질기, 열원부, 개질반응부, 메쉬체, 산화 촉매층

Description

연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템용 개질기 {FUEL CELL SYSTEM AND REFORMER FOR THEREOF}
본 발명은 연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템용 개질기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료와 산소의 공급 구조를 개선한 연료 전지 시스템용 개질기에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 연료에 함유되어 있는 수소와, 별도로 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
이러한 연료 전지에 있어, 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 'PEMFC'라 한다)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
이러한 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질 기(Reformer), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크에 저장된 연료를 개질기로 공급한다. 그리고 개질기는 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 스택으로 공급한다.
상기와 같이 구성되는 연료 전지 시스템에 있어 개질기는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소를 발생시키는 바, 상기한 열 에너지를 발생시키는 열원부와, 이 열 에너지를 이용한 개질 반응을 통해 수소를 생성하는 개질 반응부를 구비하고 있다. 여기서 열원부는 산화 촉매에 의한 연료와 산소의 산화 반응을 통해 열에너지를 발생시키는 구조로 이루어진다.
그런데, 종래에 따른 개질기는 연료와 산소가 열원부의 산화 촉매로 균일하게 분배되지 못해 열원부의 전체 영역에 대해 국지적인 산화 반응을 일으키는 현상이 발생하게 되는 바, 연료와 산소의 불완전한 산화 반응으로 인해 열원부 전체에 온도 구배가 발생하게 된다. 따라서 이러한 열원부의 온도 구배로 인해 전체 개질기의 성능 및 열효율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 개질기는 연료분사 노즐의 단부에서 역화 현상이 발생하여 불균일한 온도 분포를 나타내는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 산화 촉매에 연료를 균일하게 공급하고, 역화 현상을 방지할 수 있는 연료 전지 및 연료 전지 시스템용 개질기를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 개질기는 외형을 이루는 케이스와, 상기 케이스 내에 배치되며 메쉬체와 상기 메쉬체의 표면에 형성된 산화 촉매층 및 상기 산화 촉매층으로 연료를 공급하는 연료 분사 노즐을 포함하여 연료와 촉매의 산화 반응으로 열에너지를 발생시키는 열원부, 및 상기 케이스 내에 배치되며 상기 열원부에서 발생된 열에너지를 이용하여 연료로부터 수소가스를 발생시키는 개질 반응부를 포함할 수 있다.
상기 연료 분사 노즐은 관 형상으로 이루어지고 외면에 복수 개의 노즐 구멍을 구비할 수 있으며, 상기 연료 분사 노즐의 일측 단부는 개방되고 상기 개방된 개방단에는 충진재가 설치될 수 있다. 또한, 상기 충진재는 알루미늄 비드, 쿼츠 비드, 메쉬체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연료 분사 노즐은 상기 개방단이 반대측보다 내경이 더 작게 형성될 수 있으며, 이를 위하여 상기 개방단과 인접한 부분에는 개방단 측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 가변부가 형성될 수 있다.
상기 개질 반응부는 상기 케이스를 관통하며 연료가 유입되는 개질관을 포함 할 수 있다.
또한, 상기 연료 분사 노즐은 상기 케이스의 중심에 배치되고, 상기 개질관은 상기 연료 분사 노즐의 둘레를 따라 배열될 수 있으며, 상기 개질관은 상기 케이스의 중심에 배치되고 상기 연료 분사 노즐은 복수 개로 이루어져 상기 개질관의 둘레를 따라 배열될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템은 열에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질기와, 상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부를 포함하며, 상기 개질기는 외형을 이루는 케이스와, 상기 케이스 내에 배치되며 메쉬체와 상기 메쉬체의 표면에 형성된 산화 촉매층 및 상기 산화 촉매층으로 연료를 공급하는 연료 분사 노즐을 포함하여 연료와 촉매의 산화 반응으로 열에너지를 발생시키는 열원부와, 상기 케이스 내에 배치되며 상기 열원부에서 발생된 열에너지를 이용하여 연료로부터 수소가스를 발생시키는 개질 반응부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 촉매부가 메쉬체와 메쉬체의 표면에 형성된 산화 촉매층으로 이루어지므로 연료를 보다 균일하게 공급받을 수 있으며, 이에 따라 전 영역에서 고른 온도 분포를 유지시킬 수 있다. 따라서 개질기의 성능 및 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 연료 분사 노즐에 가변부가 형성되고, 연료 분사 노즐의 개방단에 충 진물이 설치되므로 연료 분사 노즐에 역화 현상이 발생하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 열원부와 개질 반응부가 동일한 공간에 형성되므로 개질기를 더욱 컴팩트하게 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 열전달 효율이 형상되어 개질기의 성능이 더욱 향상될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개질기에 적용되는 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
이 도면을 참고하여 본 발명에 적용되는 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 상기 연료 전지 시스템(100)은 연료를 개질하여 수소를 발생시키고, 이 수소를 산소와 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식으로 구성된다.
이러한 연료 전지 시스템(100)은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 수소를 함유한 액상 또는 기체 상태의 연료를 사용할 수 있다. 그러나 이하에서는 메탄올과 같은 액상의 연료를 사용하는 연료 전지 시스템(100)을 예로 들어 설명한다.
그리고 본 연료 전지 시스템(100)은 수소와 반응하는 산소로서 별도의 저장수단에 저장된 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 그대로 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 후자의 예를 설명한다.
이와 같은 연료 전지 시스템(100)은 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 전기 발생부(11)와, 열 에너지에 의한 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소를 발생시키고 이 수소를 전기 발생부(11)로 공급하는 개질기(30)와, 연료를 개질기(30)로 공급하는 연료 공급원(50)과, 개질기(30)와 전기 발생부(11)로 공기를 공급하는 공기 공급원(70)을 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전기 발생부(11)는 통상적인 구조의 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)(12)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(당 업계에서는 '바이폴라 플레이트(bipolar plate)'라고도 한다.)(Separator)(16)를 배치하여 이루어지는 최소 단위의 연료 전지(fuel cell)로서 구성된다.
상기와 같이 구성되는 최소 단위의 전기 발생부(11)를 복수로 구비하고, 이들을 연속적으로 배치함으로써 전기 발생부(11)의 집합체 구조에 의한 스택(10)을 형성할 수 있다. 이와 같은 스택(10)의 구성은 통상적인 고분자 전해질형 연료 전지 방식의 스택 구성으로 이루어질 수 있으므로 본 명세서에서 그 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따르면, 개질기(30)는 개질 반응 예컨대, 수증기 개질, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소를 발생시키는 구조로 이루어진다. 상기 개질기(30)는 열 에너지를 발생시키는 열원부(35)와, 이 열 에너지에 의한 연료의 개질 반응을 통해 수소를 생성하는 개질 반응부(39)로 구성되는 바, 이러한 개질기(30)의 구성은 도 3 및 도 4를 참조하여 뒤에서 더욱 설명하기로 한다.
상기한 개질기(30)로 연료를 공급하는 연료 공급원(50)은 연료를 저장하는 연료 탱크(51)와, 연료 탱크(51)로부터 연료를 배출시키고 이 연료를 개질기(30)로 공급하는 연료 펌프(53)를 포함한다. 이 때 상기 연료 탱크(51)는 언급한 바 있는 열원부(35) 및 개질 반응부(39)와 연결 설치될 수 있다.
그리고 공기 공급원(70)은 소정 펌핑력으로 공기를 흡입하고, 이 공기를 전기 발생부(11) 및 열원부(35)로 각각 공급하는 공기 펌프(71)를 포함한다. 본 실시예에서, 공기 공급원(70)은 도면에서와 같이 단일의 공기 펌프(71)를 통해 전기 발생부(11)와 열원부(35)로 공기를 공급하는 구조로 되어 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 전기 발생부(11) 및 열원부(35)에 각각 연결 설치되는 한 쌍의 공기 펌프를 구비할 수도 있다. 또한, 공기 공급원(70)은 위와 같은 공기 펌프(71)를 구비하는 것에 한정되지 않고, 통상적인 구조의 팬(fan)을 구비할 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 개질기(30)의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질기를 도시한 절개 사시도이고, 도 4는 도 3의 종단면도이다.
상기한 도면들을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 개질기(30)는 연료와 공기의 산화 촉매 반응을 통해 열에너지를 발생시키는 열원부(35)와, 이 열 에너지를 이용한 개질 촉매 반응을 통해 연료로부터 수소를 발생시키는 개질 반응부(39)를 포함하여 구성된다.
개질 반응부(39)는 개질기(30)의 외형을 이루는 케이스(31)와 케이스(31)를 관통하도록 설치되며 연료가 유통하는 개질관(62)을 포함한다.
케이스(31)는 원통형상으로 이루어지며, 일측 단부에 개질관(62)이 삽입되는 제1 구멍(62a)과 후술하는 분사 노즐(61)이 삽입되는 제2 구멍(61a)이 형성된다. 그리고 타측 단부에는 개질관(62)이 통과하는 제3 구멍(62b)이 형성되어 있다.
이때, 이 때 제1 구멍(62a)은 개질관(62)을 통해 연료 탱크(51)와 연결 설치되며, 제3 구멍(62b)은 개질관(62)를 통해 스택(10)의 전기 발생부(11)와 연결 설치될 수 있다.
개질관(62)은 분사 노즐(61)을 중심으로 분사 노즐(61)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 이격 배열된다. 다만, 이러한 구조는 본 발명의 일 실시예에 불과하며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서 도 6에 도시된 바와 같이, 개질관(62)이 중앙에 설치되고 연료 분사 노즐(61)이 개질관(62)의 둘레를 따라 배열될 수도 있다.
열원부(35)는 개질기(30) 내부로 연료를 분사하는 연료 분사 노즐(61)과 개질기(30) 내부에 설치된 촉매부(65)로 이루어진다. 연료 분사 노즐(61)은 개방된 관형상으로 이루어지며, 일측 단부는 연료 펌프(53)와 연결되고 타측 단부는 개방된 구조로 이루어진다. 연료 분사 노즐(61)의 개방단(61b)과 인접한 부분에는 내 경이 감소하는 가변부(61c)가 형성되는데, 이에 따라 개방단(61b)은 연료가 유입되는 부분보다 작은 내경을 갖는다. 이와 같이 개방단(61b)의 내경이 감소하면, 화염이 역류하는 역화 현상을 방지할 수 있다.
또한, 개방단(61b)에는 충진물(63)이 설치되는데, 충진물(63)은 알루미늄 비드(aluminum bead), 쿼츠 비드(quartz bead), 또는 메쉬체로 이루어진다. 충진물(63)은 개방단으로 배출되는 연료를 분사하는 기능뿐만 아니라 연료 및 화염의 역류를 방지하는데, 이에 따라 화염이 노즐의 내부로 역류하는 역화현상을 더욱 안정적으로 방지할 수 있다.
연료 분사 노즐(61)의 외주에 복수 개의 노즐 구멍(61d)이 형성되어 있다. 노즐 구멍(61d)을 통해서 연료가 개질기(30) 내부로 분사되는데, 노즐 구멍(61d)은 연료 분사 노즐(61)의 표면에 균일하게 형성된다. 이에 따라 개질기(30) 내부에 설치된 촉매부(65)에 균일하게 연료를 분사할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 촉매부(65)는 복수 개의 와이어들이 그물 구조로 교차하도록 형성된 메쉬체(65a)와 메쉬체(65a)의 표면에 형성된 산화 촉매층(65b)을 포함한다.
메쉬체(65a)는 와이어들이 서로 교차하여 격자를 형성하는 3차원 그물구조로 이루어지며, 케이스(31) 내부에 균일하게 분포한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
연료 전지 시스템(100)의 작용 시, 연료 펌프(53)를 가동시켜 연료 탱크(51) 에 저장된 연료를 연료 분사 노즐(61)로 공급한다. 이와 동시에, 공기 펌프(71)를 가동시켜 공기를 연료 분사 노즐(61)로 공급한다. 이 때 연료와 공기는 연료 펌프(53) 및 공기 펌프(71)의 동시 가동에 의하여 연료 분사 노즐(61)로 동시에 공급될 수 있으며, 연료 펌프(53)와 공기 펌프(71)의 순차적인 가동에 의하여 연료 분사 노즐(61)로 순차적으로 공급될 수도 있다.
이 과정에서, 연료와 공기는 본 실시예에 의한 연료 분사 노즐(61)의 노즐 구멍(61d)을 통해 케이스(31) 내부의 공간으로 분사되는 바, 노즐 구멍(61d)을 통해 촉매부(65)에 골고루 분산되게 된다. 그러면 연료와 공기는 산화 촉매층(65b)과 접촉하면서 산화 반응을 일으키게 된다.
따라서, 열원부(35)에서는 산화 촉매(34)에 의한 연료와 공기의 산화 반응을 통해 이 연료와 공기가 연소되면서 개질 반응부(39)의 개질 반응에 필요한 기설정된 온도 범위의 열에너지를 발생시킨다. 이 때 연료와 공기가 연료 분사 노즐(61)의 노즐 구멍(61d)을 통해 산화 촉매층(65b)으로 균일하게 분산 공급됨에 따라, 열원부(35)에서는 산화 촉매(34)의 전체 영역에 대하여 연료와 공기의 고른 산화 반응을 일으키게 된다. 특히, 촉매부가 메쉬체와 메쉬체의 표면에 형성된 산화 촉매층으로 이루어지므로 연료는 산화 촉매층으로 균일하게 공급될 수 있다.
이로써 본 실시예에서는 열원부(35)의 전 영역에 대해 언급한 바 있는 핫-스팟(hot spot) 현상이 발생하지 않게 된다. 이로 인해 열원부(35) 전체의 온도 구배를 줄여 균일한 온도 분포의 열 에너지를 개질 반응부(39)에 제공할 수 있게 된다.
이 상태에서, 연료 펌프(53)의 가동에 의하여 연료 탱크(51)에 저장된 연료 를 개질관(62)으로 공급한다. 그러면 개질 반응부(39)에서는 전술한 바 있는 과정을 통해 열원부(35)로부터 발생되는 열 에너지를 흡열하여 이 열 에너지에 의한 연료의 개질 반응을 통해 상기 연료로부터 수소를 발생시킨다.
다음, 상기 수소를 개질관(62)을 통해 스택(10)의 전기 발생부(11)로 공급하고, 이와 동시에 공기 펌프(71)의 가동에 의하여 공기를 상기 전기 발생부(11)로 공급한다. 그러면, 전기 발생부(11)에서는 수소와 공기 중에 함유된 산소의 전기 화학적인 반응에 의해 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키게 된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개질기에 적용되는 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 스택의 구성을 나타내 보인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질기를 도시한 절개 사시도이다.
도 4는 도 3의 개략적인 종단면도이다.
도 5는 도 3의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템용 개질기의 횡단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 연료 전지 시스템 11: 전기 발생부
30: 개질기 34: 산화 촉매
35: 열원부 39: 개질 반응부
61: 분사 노즐 62: 개질관
63: 충진물 65: 촉매부
65a: 메쉬체 65b: 산화 촉매층

Claims (18)

  1. 외형을 이루는 케이스;
    상기 케이스 내에 배치되며 메쉬체와 상기 메쉬체의 표면에 형성된 산화 촉매층 및 상기 산화 촉매층으로 연료를 공급하는 연료 분사 노즐을 포함하여 연료와 촉매의 산화 반응으로 열에너지를 발생시키는 열원부; 및
    상기 케이스 내에 배치되며 상기 열원부에서 발생된 열에너지를 이용하여 연료로부터 수소가스를 발생시키는 개질 반응부;
    를 포함하는 연료 전지 시스템용 개질기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 관 형상으로 이루어지고 외면에 복수 개의 노즐 구멍을 갖는 연료 전지 시스템용 개질기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐의 일측 단부는 개방되고 상기 개방된 단부에는 충진재가 설치된 연료 전지 시스템용 개질기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 충진재는 알루미늄 비드, 쿼츠 비드, 메쉬체로 이루어진 군에서 선택되 는 어느 하나로 이루어진 연료 전지 시스템용 개질기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 상기 개방단이 반대측보다 내경이 더 작은 연료 전지 시스템용 개질기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 상기 개방단과 인접한 부분에 개방단 측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 가변부를 갖는 연료 전지 시스템용 개질기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질 반응부는 상기 케이스를 관통하며 연료가 유입되는 개질관을 포함하는 연료 전지 시스템용 개질기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 상기 케이스의 중심에 배치되고, 상기 개질관은 상기 연료 분사 노즐의 둘레를 따라 배열된 연료 전지 시스템용 개질기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 개질관은 상기 케이스의 중심에 배치되고 상기 연료 분사 노즐은 복수 개로 이루어져 상기 개질관의 둘레를 따라 배열된 연료 전지 시스템용 개질기.
  10. 열에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 개질기; 및
    상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부
    를 포함하며,
    상기 개질기는,
    외형을 이루는 케이스와,
    상기 케이스 내에 배치되며 메쉬체와 상기 메쉬체의 표면에 형성된 산화 촉매층 및 상기 산화 촉매층으로 연료를 공급하는 연료 분사 노즐을 포함하여 연료와 촉매의 산화 반응으로 열에너지를 발생시키는 열원부와,
    상기 케이스 내에 배치되며 상기 열원부에서 발생된 열에너지를 이용하여 연료로부터 수소가스를 발생시키는 개질 반응부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 관 형상으로 이루어지고 외면에 복수 개의 노즐 구멍을 갖는 연료 전지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐의 일측 단부는 개방되고 상기 개방된 단부에는 충진재가 설치된 연료 전지 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 충진재는 알루미늄 비드, 쿼츠 비드, 메쉬체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 연료 전지 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 상기 개방단이 반대측보다 내경이 더 작은 연료 전지 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 상기 개방단과 인접한 부분에 개방단 측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 가변부를 갖는 연료 전지 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 개질 반응부는 상기 케이스를 관통하며 연료가 유입되는 개질관을 포함하는 연료 전지 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은 상기 케이스의 중심에 배치되고, 상기 개질관은 상기 연료 분사 노즐의 둘레를 따라 배열된 연료 전지 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 개질관은 상기 케이스의 중심에 배치되고 상기 연료 분사 노즐은 복수 개로 이루어져 상기 개질관의 둘레를 따라 배열된 연료 전지 시스템.
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