KR20090108123A - 고효율 파워 발생을 위한 일체형 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 - Google Patents

고효율 파워 발생을 위한 일체형 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료 공급 통로로부터 연료를 수용하고 아노드 배기 가스를 출력하는 아노드 격실과 옥시던트 가스를 수용하고 캐소드 배기 가스를 출력하는 캐소드 격실을 구비한 고온 연료전지를 사용하여 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템을 제공한다. 열엔진 조립체는 옥시던트 가스 및 기타 다른 가스를 수용한다. 열엔진 조립체는 옥시던트 가스와 아노드 배기 가스 및 상기 아노드 배기 가스로부터 유도된 가스들중 하나를 포함하는 또 다른 가스를 수용하며, 상기 또 다른 가스를 산화시켜 출력 파워를 발생시킨다. 상기 열엔진 배기는 연료전지의 캐소드 격실에 옥시던트 가스를 제공하는데 사용된다.
캐소드, 아노드, 옥시던트 가스, 격실, 산화기, 압축기

Description

고효율 파워 발생을 위한 일체형 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템{INTEGRATED FUEL CELL AND HEAT ENGINE HYBRID SYSTEM FOR HIGH EFFICIENCY POWER GENERATION}
본 발명은 연료전지 생산 시스템에 관한 것으로서, 특히 내연기관 및 외연기관 등과 같은 열엔진에 일체화된 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지는 탄화수소 연료에 저장된 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 전기에너지로 직접 전환하는 장치이다. 일반적으로, 연료전지는 전기적으로 하전된 이온을 도전시키는 전해질에 의해 분리되는 아노드 전극 및 캐소드 전극을 포함한다.
연료전지는 통상적으로 하이브리드 시스템으로 불리우는 고효율 시스템을 생산하기 위해, 터빈 발전기 등과 같은 열엔진과 조합된다. 통상적으로 실행되는 하이브리드 시스템에 있어서, 연료전지는 터빈 발전기 압축기 부분에 의해 압축된 에어가 가열된 후 연료전지 캐소드 부분으로 전송되도록, 일반적으로 터빈 발전기의 연소기에 의해 점유된 위치에 배치된다. 이러한 배치에 있어서, 연료전지는 고압에서 작동되어, 발전소 하드웨어의 비용을 증가시킨다. 연료전지의 고압 작동은 연료전지에서 내부 리포밍의 사용을 방해하여 발전소 비용을 증가시키고 효율을 감 소시키며, 발전소가 혼란에 빠진 경우 연료전지를 잠재적인 손상 압력 편차에 노출시킨다. 또한, 연료전지 압력은 가스 터빈 압력과 결합하여, 작동의 신뢰성을 감소시키고, 가스 터빈 압력이 연료전지 압력과 거의 매칭되는 시스템 디자인에 대한 적용을 한정시킨다.
이러한 단점들을 극복하기 위하여, 가스 터빈으로부터 방출되는 가열된 에어가 연료전지의 캐소드 부분에 분배되도록, 터빈 발전기 형태의 열엔진의 하부에 연료전지가 배치되는 또 다른 하이브리드 시스템이 개발되었다. 동일한 양수인에게 양도된 미국특허 제6,365,290호에는 열엔진 사이클을 작동시키기 위해 연료전지로부터의 폐열이 열회수 유니트에 의해 사용되는 하이브리드 연료전지/가스 터빈 시스템이 개시되어 있으며, 이러한 시스템은 고온 열교환기에 의해 열회수 유니트에서 가열압축된 옥시던트 가스가 열엔진의 팽창 사이클에서 팽창되도록 배치된다. 그후, 아노드 배기를 수용하는 산화기(통상적으로 연소기 또는 버너로 불리운다)를 통과하고, 열교환기를 통과하여, 최종 가스는 연료전지의 캐소드 부분에 분배된다.
미국특허 제6,365,290호의 시스템의 변형예에 있어서, 동일 양수인에게 양도된 미국특허 제6,896,988호에는 연료전지 크기와 가스 터빈 사이에 양호한 매칭을 제공하므로써 미국특허 제6,365,290호에 개시된 시스템의 적용성을 확장시켜주는 고형 산화물 및 용융 탄산염 연료전지를 포함하는, 고온 연료전지를 위한 강화된 하이브리드 시스템이 개시되어 있다. 미국특허 제6,896,988호의 시스템에 의해 제공된 장점에도 불구하고, 그 적용에는 한계가 있다.
미국특허 제6,365,290호 및 미국특허 제6,896,988호는 고효율로 전기를 발생 한다. 그러나, 이러한 특허들은 특히 대형 발전소( >10 MW)에는 비용이 많이 소요되는 상당한 고온 열교환기를 필요로 한다. 또한, 상술한 바와 같은 시스템은 효율과 파워 생산 사이의 타협을 더욱 만족시키는데 필요한 시스템 형태에 사용될 경우, 융통성을 가질 필요가 있다.
따라서, 고형 산화물 등과 같은 고온 연료전지와 용융 탄산염 연료전지 및 압축기/터빈 조립체 등과 같은 열엔진 조립체 사이에 파워의 평형에 양호한 융통성을 제공하며 효율이 높은 또 다른 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 연료전지 캐소드 배기 온도 이상으로 작동되는 고온 열교환기[복열(復熱) 장치 또는 축열 장치]에 대한 요구를 더욱 완화시킬 수 있는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템을 제공하는 것도 바람직하다.
고온 및 대기압 근처 압력 연료전지를 위해 미국특허 제6,365,290호 및 미국특허 제6,896,988호에 비싸지 않은 또 다른 시스템 형태를 제공하는, 하이브리드 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템을 제공하는 것도 바람직하다.
고온 연료전지 및 열엔진 조립체를 포함하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템이 서술될 것이다. 상기 시스템에서는 에어 등의 옥시던트 가스와 아노드 배기 가스 또는 연료전지의 아노드 배기가스로부터 유도된 가스를 포함하는 또 다른 가스가 열엔진 조립체로의 입력물(input)로 작용한다. 상기 또 다른 가스의 산화("연소"로도 언급된다)는 열엔진 조립체에서 이루어지며, 열엔진 조립체는 파워를 생성하고, 옥시던트 가스를 포함하는 열엔진 배기 가스를 출력한다. 열엔진 배기가스는 연료전지의 캐소드에 옥시던트 가스를 제공하기 위해 사용된다. 이 경우, 아노드 배기는 배기내의 물 성분의 일부 또는 전부를 제거하기 위해 처리되며, 및/또는 다른 가스를 생성하기 위해 압축되거나 가압된다.
열엔진 조립체는 연소 터빈, 4사이클 불꽃 점화(SI) 왕복동 엔진, 2사이클 압축점화(CI) 엔진 등과 같은 다양한 내연기관을 포함할 수 있다. 또한, 상기 열엔진은 스털링 엔진, 과급기, 또는 가스 터빈 등과 같은 외부 가열식 또는 점화식 열엔진을 포함할 수 있다.
천연 가스, 액화 연료 등의 연료 형태에 기초한 다수의 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 형태가 형성될 수 있다. 또한, 여러 부품 및 열교환 장치는 상이한 집적형 연료전지 및 열엔진 시스템 형태로 실행될 수 있다.
하기에 서술될 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템은 아노드 부분과 캐소드 부분을 갖는 연료전지와, 옥시던트 공급 가스를 압축하는 압축기 부분 또는 사이클이 구비된 가스 터빈을 포함하는 열엔진 조립체와, 연료전지의 캐소드 부분으로부터의 배기 가스에 응답하는 열회수 유니트를 포함한다. 상기 열회수 유니트는 연료 공급 가스가 연료전지의 아노드 격실에 공급되기 전에, 가스화기(gasifier)에 의해 공급된 합성가스 또는 천연 가스 등과 같은 연료 공급가스를 가열 및 가습한다.
서술된 시스템에서, 아노드 배기 가스는 선택적으로 냉각되고, 생성된 물은 응축기에 의해 제거된다. 연료전지에 사용되지 않는 잔류 연료가 포함된 냉각된 아노드 배기 가스는 가스 압축기에서 선택적으로 압축된 후, 열엔진 조립체의 일부를 형성하며 압축된 옥시던트 가스를 수용하는 연소기 또는 산화기로 흐른다. 아노드 배기 가스 압력의 가스 압축기 부스팅(boosting)은 산화기의 가스 출력의 압력을 팽창 사이클 또는 열엔진 조립체의 가스 터빈의 부분의 입구 압력까지 이동시키는데 도움을 준다. 아노드 배기 가스는 산화기에서 산화되고, 가열압축된 옥시던트 가스를 포함하는 산화기 출력은 팽창 사이클 또는 열엔진 조립체의 가스 터빈의 부분에 공급된다. 이것은 팽창 부분으로부터의 기계적 파워 출력과; 연료전지의 캐소드 부분을 위한 옥시던트 가스로서 사용되는, 옥시던트 가스를 함유한 배기 가스로 귀결된다.
또한, 서술한 시스템에서, 옥시던트 공급 가스는 압축기 부분이나 또는 열엔진 조립체의 사이클에서 압축되거나 가압되며, 상술한 바와 같이 열회수 유니트가 응답하는 캐소드 배기 가스에 의해 열회수 유니트에서 선택적으로 가열된다. 이러한 압축가열된 옥시던트 공급 가스는 상술한 바와 같이 열엔진 조립체의 산화기 또는 연소기로 흐른다. 따라서, 하이브리드 시스템에 의해, 열엔진 조립체에서 아노드 배기 가스의 산화와 조합된 연료전지로부터의 폐열 회수는 매우 높은 시스템 효율로 귀결된다.
이러한 경우에 있어서, 취입기로부터의 보충 에어는 연료전지의 캐소드 부분에 공급되기 전에, 가스 터빈의 팽창 부분으로부터의 배기 가스와 조합된다. 조합된 가스는 옥시던트 가스 및 연료전지로부터의 폐열 제거를 위한 필요로 하는 캐소드 흐름을 보장한다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도1은 열엔진으로서 압축기/터빈과 고온 연료전지를 사용하는, 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템의 블록도.
도2는 또 다른 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템의 블록도.
도1은 부하에 파워를 공급하기 위한 하이브리드 연료전지 및 열엔진 시스템(1)의 블록도를 도시하고 있다. 상기 시스템(1)은 고온 연료전지(2) 및 열엔진 조립체(30)를 포함한다. 연료전지(2)는 전해질 매트릭스에 의해 분리되는 아노드 격실(3) 및 캐소드 격실(4)을 포함한다. 아노드 격실(3)은 연료 공급 통로(6)로부터 연료를 수용하고 아노드 배기를 출력한다. 캐소드 격실(4)은 옥시던트 가스를 수용하고 캐소드 배기를 출력한다. 하이브리드 시스템은 캐소드 배기내의 물을 연료전지 공급 통로(6)에 전달하고 물분리된 아노드 배기를 출력하기 위해, 물전달 조립체(9)를 선택적으로 포함한다.
연료전지(2)는 용융 탄산염 연료전지 또는 고형 산화물 연료전지 등과 같이, 그 어떤 형태의 고온 연료전지라도 취할 수 있다.
열엔진 조립체(30)는 내연기관, 4사이클 불꽃 점화(SI) 왕복동 엔진, 2사이클 압축점화(CI) 엔진 등과 같이, 다양한 내연기관을 포함할 수 있다. 열엔진 조립체(30)는 스털링(Sterling) 엔진, 과급기, 또는 가스 터빈 등과 같은 외부에서 가열된 또는 점화된 열엔진을 포함할 수 있다. 도시된 경우에 있어서, 열엔진 조립체(30)는 압축 사이클 또는 압축 부분(16)과, 터빈이나 팽창 부분 또는 팽창 사이클(21)을 갖는 압축기/터빈을 포함한다. 열엔진 조립체는 산화기(연소기 또는 버너로도 불리운다)(18)를 포함한다.
에어로 도시된, 옥시던트 공급 가스는 열엔진 조립체(30)의 압축 부분 또는 압축 사이클(16)에서 압축되거나 가압된다. 압축된 옥시던트 가스는 하이브리드 시스템(1)에 포함된 열회수 유니트(15)에 공급된다. 특히, 압축된 옥시던트 가스는 열회수 유니트(15)의 열교환 부분(17)에 수용되며, 연료전지(2)의 캐소드 격실(4)으로부터 유니트(15)에 분배된 캐소드 배기 가스에 의해 가열된다. 열엔진 조립체(30)의 일부를 형성하는 산화기(18)는 열교환기(17)로부터의 압축가열된 옥시던트 가스(에어)를 수용한다. 또한, 상기 산화기(18)는 연료전지(2)의 아노드 격실(3)으로부터의 아노드 배기가스를 포함하거나 이로부터 유도된 또 다른 가스를 수용한다.
도시된 예시적인 경우에 있어서, 아노드 배기 가스는 배기로부터의 물을 응축 및 전달하는 물전달 조립체(9)를 통과한다. 물전달 조립체(9)를 통과하는 물분리된 아노드 배기는 아노드 배기 압축기(32)에서 가압되고, 가압된 물분리된 아노드 배기 가스는 산화기(18)로 공급되는 상술한 또 다른 가스를 형성한다.
도1의 산화기(18)는 열엔진 조립체(30)의 압축기/터빈의 외측에 연소기로서 형성된다. 산화기는 예를 들어, ICE(내연기관), 4사이클 불꽃 점화 왕복동 엔진, 2사이클 압축 점화 엔진에서 실행되는 내부 연소기로서 형성된다. 또한, 산화 기(18)는 연소 터빈에서 실행되는 촉매 산화기 또는 점화 버너일 수도 있다.
산화기(18)에 있어서, 가압된 물분리된 아노드 배기는 가열압축된 옥시던트 가스로 산화되어, 압축가열된 옥시던트 가스를 포함하는 출력 가스를 생성한다. 그후, 산화기 출력 가스는 가스의 팽창이 기계적 파워 발생으로 나타나는, 열엔진 조립체(30)의 팽창 부분 또는 터빈(21)으로 공급된다. 팽창된 옥시던트 가스를 포함하는, 팽창 부분으로부터의 배기 가스는 연료전지(2)의 캐소드 격실(4)에 옥시던트 가스를 제공하는데 사용된다.
열엔진 조립체(30)로서 사용되는 4사이클 SI 또는 2사이클 CI 의 경우에 있어서 저압 물분리된 아노드 배기는 열엔진 조립체로 공급되기 전에 압축될 필요가 없다. 이러한 상황에서, 아노드 배기 압축기(32)는 시스템(1)에 사용되지 않는다. 또한, 이러한 경우, 예를 들어 매우 높은 가스 터빈압력 비율에서, 옥시던트 공급 통로(5)의 압축된 에어는 열교환기에 의해 가열될 필요가 없다. 시스템(1)에 대해서는 하기에 상세히 서술될 것이다.
도1에 도시된 바와 같이, 탄화수소를 포함하는 연료는 연료 공급부(간략함을 위해 도시되지 않음)로부터 연료를 연료전지(2)의 아노드 격실(3)의 입구(3A)로 이송하는 연료 공급 통로(6)에 공급된다. 특히 도시된 바와 같이, 공급 라인(6)은 연료를 연료에 존재하는 황함유 성분을 제거하는 탈황기(6A)를 통해 이송한다. 상기 탈황기(6A)는 연료가 흐르고 연료내의 황함유 성분을 흡수하는, 하나이상의 황흡수제 또는 황흡수 베드를 포함한다.
탈황기(6A)를 통과한 후, 공급 라인(6)의 연료는 가습된 연료를 생성하기 위 해, 물 공급라인(13)을 통해 물전달 조립체(9)로부터의 물과 조합된다. 가습된 연료는 유니트(15)에 포함된 또 다른 열교환기(6B)를 통해 열회수 유니트(15)에서 예열된 후, 유니트에 공급된 캐소드 배기 가스에 노출된다. 예열된 가습된 연료는 연료로부터의 중 탄화수소 오염물 및 트레이스 산소(trace oxygen)를 제거하는 탈산소기/프리컨버터(preconverter) 유니트(6D)를 통과한다. 도1에 도시되지는 않았지만, 연료 스트림의 온도를 연료전지 조립체(2)의 아노드(3)에 의해 필요로 하는 높은 수준까지 상승시키는 탈산소기/프리컨버터 유니트(6D) 이후에는 또 다른 열교환기가 이용된다. 예열되고 탈산소된 가습된 연료는 입구(3A)를 통해 아노드 격실(3)에 공급된다.
아노드 입구(3A)를 통해 아노드 격실(3)에 유입된 연료는 수소 및 탄소 일산화물을 생성하기 위해 내부에서 리포밍되며, 연료전지(2)의 캐소드 격실(4)을 통과하는 산소 가스와 전기화학적 반응을 받게 된다. 아노드 격실(3)에서 생성된 아노드 배기 가스는 아노드 출구(3B)를 통해 아노드 배기 통로(7)로 연료전지(2)를 빠져나간다. 배기 통로(7)의 아노드 배기 가스는 반응하지 않은 수소, 탄소 일산화물, 수증기, 탄소 이산화물 및 기타 다른 가스의 트레이스 양의 혼합물을 포함한다.
도1에 도시된 바와 같이, 배기 통로(7)의 아노드 배기는 응축 열교환기(6C)(응축기로도 불리운다)와, 녹아웃 포트(11)와, 펌프(14)를 포함하는 물전달 조립체(9)를 통과한다. 아노드 배기 가스는 아노드 배기에 있는 물이 응축되고 아노드 배기 가스의 나머지 성분을 포함하는 배기 가스와 액상 물의 혼합물이 형성되도 록, 응축 열교환기(6C)에서 냉각된다. 그후, 배기 가스와 물 스팀의 혼합물은 물이 배기 가스로부터 분리되고 물분리된 아노드 배기가 아노드 배기 통로(7)로 출력되는, 녹아웃 포트(11)를 통과한다. 상기 녹아웃 포트(11)에서 분리된 물은 물의 압력을 증가시키는 펌프(14)를 통과한다. 분리된 그리고 가압된 물은 그후 물 공급 라인(13)을 통해 연료 공급 통로(6)에 이송된다. 또한, 녹아웃 포트(11) 및 펌프(14)에서 생성된 과잉 물은 연결 라인(12)을 통해 시스템(1)으로부터 배출된다.
이러한 도시된 경우에 있어서, 공통의 녹아웃 포트 및 펌프는 물 압력의 증가 및 분리를 위한 시스템(1)에 사용하기 적합하다. 인식할 수 있는 바와 같이, 부분 압력 선회 물 전달 장치, 종래의 엔탈피 휘일 가습기, 냉각 라디에이터, 박막, 패킹 컬럼 또는 흡수제/스트리퍼 형태 시스템 기타 다른 물전달 장치 또는 조립체는 물의 일부 또는 전부를 전달하기 위해 열교환기(6C), 녹아웃 포트(11) 및 펌프(14) 대신에 사용되거나 또는 이들과 함께 사용될 수 있다.
물분리된 아노드 배기는 녹아웃 포트(11)를 빠져나가며, 주로 수소 및 CO(일산화탄소) 연료와, 물 및 전환되지 않은 탄화수소(주로 메탄)의 트레이스 양을 갖는 CO2 를 포함한다. 이러한 물분리된 아노드 배기 가스는 아노드 배기 통로(7)에 의해 녹아웃 포트(11)로부터 아노드 배기 압축기(32)로 이송되며, 압축된 후에는 열교환기(17)로부터 라인(5)의 가열된 및 압축된 옥시던트 가스 또는 에어와 혼합되는 산화기(18)로 이송된다. 통로(7)의 압축된 물분리된 아노드 배기 가스는 고온으로 가열압축된 옥시던트 가스를 포함하는 출력 가스를 생성하기 위해, 산화 기(18)의 가열압축된 옥시던트 가스에 의해 산화된다.
산화기(18)로부터의 출력 가스는 라인(22)에 의해, 팽창이 이루어지는 열엔진 조립체(30)의 팽창 부분 또는 터빈(21)으로 이송된다. 팽창 처리과정은 발전기(31)에 의해 전기력으로 전환되는 기계적 파워를 생성한다. 터빈(21)으로부터 유도된 기계적 파워를 전기력으로 전환하기 위해, 발전기(31) 대신에 고속 교류기가 이용될 수도 있다.
도1에 도시된 예시적인 경우에 있어서, 연료전지 직류(dc) 전기 출력은 직류-교류 인버터(32)에서 교류(ac) 전기 출력으로 전환된다. 발전기(31) 및 직류-교류 인버터(32)로부터의 전기 출력은 도면부호 33에서 조합되며, 조합된 파워는 유틸리티 그리드 또는 고객의 부하로 지향된다.
이러한 경우에 있어서, 산화기(18)에는 보충 연료공급 통로(26)를 통해 보충 연료 공급부(도시않음)로부터의 보충 연료가 공급된다. 산화기(18)에 있어서, 물분리된 아노드 배기의 탄화수소와, CO, 수소를 포함하는 소비되지 않은 연료 및 제공된 보충 연료는 열회수 유니트(15)로부터의 가열압축된 옥시던트 가스, 즉 에어의 존재하에 연소된다. 따라서 최종적인 뜨거운 압축된 옥시던트 가스는 열엔진 조립체(30)의 팽창 부분(21)에서 기계적 파워를 생성하는데 적합하다.
이러한 경우, 도1에 통로(35)로 도시된 보충 에어 통로는 열엔진에 의해 제공된 옥시던트가 과도한 부가 에어를 제공하기 위해 사용된다. 통로(35)에 보충 에어를 사용하는 이유들중 한가지는 캐소드 입구(4A) 및 캐소드 출구(4B)에서의 온도를 제어하기 위함이다. 보충 에어 통로(35)는 에어 취입기(36)에 의해 제공되 며, 연료전지에 인입되기 전에 배기 통로(24)의 열엔진 배기와 조합된다.
또한, 주로 팽창된 옥시던트 가스, 즉 O2, N2, 및 CO2 를 포함하는 팽창 부분으로부터의 배기는 통로(35)의 보충 에어와 조합된 캐소드 옥시던트 가스 통로(24)에 의해 안내되며, 전기화학 반응을 실행하는 캐소드 격실(4)의 입구(4A)로 지향된다. 상술한 바와 같이 캐소드 배기 가스는 캐소드 출구(4B)를 통해 캐소드 격실(4)을 빠져나가며, 캐소드 배기 통로(28)에 의해 캐소드 배기가 냉각되는 열교환기(17)로 이송되어 이를 빠져가므로써, 가압된 옥시던트 공급 가스를 가열하거나 또는 통로(5)의 에어를 가열한다. 배기 통로(28)의 캐소드 배기 가스는 열교환기(6B)를 통과하면서 계속 냉각되고, 이에 따라 통로(6)의 연료를 가열 및 가습한다. 냉각된 캐소드 배기 가스는 시스템(1)으로부터 제거되며 및/또는 또 다른 폐열 회수에 사용된다. 따라서, 시스템(1)을 떠나는 캐소드 배기 가스에 저장된 열에너지는 거주용 난방 등과 같은 기타 다른 용도로 사용된다.
표1은 탄산염 연료전지를 사용하는 도1의 시스템에 기초한 공칭(nominal) 300 kW 시스템과, 미국특허 제6,365,290호의 시스템에 기초한 공칭 300 kW 시스템을 비교하고 있다. 인식할 수 있는 바와 같이, 도1의 시스템은 미국특허 제6,365,290호의 시스템에 비해 상당한 파워와 약간 양호한 효율을 갖는다. 높은 아노드 배기 압축 파워는 미국특허 제6,365,290호의 시스템에 비해 도1의 시스템의 높은 가스 터빈 파워에 의해 더욱 양호하게 보상받는다. 도1의 시스템에 기초한 300 kW 시스템은 고온 복열 장치에 사용되는 물질에 의해 한정되는 미국특허 제 6,365,290호에 기초한 시스템의 터빈 입구 온도 및 가스 터빈 파워에 비해, 높은 터빈 입구 온도[도1에 경로(22)로서 도시] 및 가스 터빈 파워를 갖는다.
표1 : 도1의 시스템에 기초한 300 kW 와 미국특허 제6.365.290호의 시스템의 파워와 효율의 비교
Figure 112009054530280-PCT00001
상술한 바와 같이, 도1의 시스템은 특수한 열교환 및 시스템 부품 장치, 특히 압축기/터빈을 포함하는 열엔진 조립체(30)를 사용한다. 또 다른 예시적인 경우에 있어서, 시스템은 연소 터빈, 복열 터빈, 또는 마이크로터빈 등과 같은 다른 열엔진 조립체를 사용할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 사용된 열교환기와 시스템 및 그 장치의 부품은 변화될 수 있으며, 최적의 효율을 달성하기 위해 부가의 부품들이 사용될 수 있다. 도2에는 또 다른 하이브리드 시스템이 도시되어 있다. 그러나, 도1 및 도2의 시스템 장치는 현존의 하이브리드 시스템을 나타내고 있지 만, 본 기술분야의 숙련자라면 상기 시스템은 기타 다른 다양한 시스템 형태 및 열교환 장치에서도 사용될 수 있음을 인식해야 한다.
도2는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템(300)의 다른 장치를 도시하고 있다. 시스템(300)은 열엔진 조립체(330)를 포함하며, 이러한 열엔진 조립체는 압축 및 팽창 부분(330A, 330B)이 구비된 가스 터빈과 산화기(325)를 포함한다. 또한, 시스템(300)은 열엔진 조립체(330)에 일체화된 고온 연료전지(302)를 포함한다. 시스템의 작동과, 연료전지(302) 및 열엔진 조립체(330)로의 연료 및 기타 다른 작동 물질의 공급 및 흐름은 하기에 상세히 서술되는 바와 같은 제어 조립체를 사용하여 제어된다.
도2에 도시된 바와 같이, 고온 연료전지(302)는 전해질 매트릭스(305)에 의해 분리되는 아노드 격실(303)과 캐소드 격실(304)을 포함한다. 연료전지(302)의 아노드 격실(303)에는 연료 공급 통로(306)에 의해 이송된 연료 공급부(도시않음)로부터의 연료가 공급된다. 도시된 바와 같이, 연료 공급 통로(306)에 이송된 연료는 탈황기(306A)에서 탈황된 후, 물과 조합되어 가습 열교환기(306C)에서 예열된다.
특히, 열교환기(306C)는 하기에 상세히 서술되는 바와 같이 물 공급 통로(313)로부터 재순환된 물을 수용하며, 연료 및 물 혼합물의 예열은 캐소드 배기에 저장된 열에너지를 회수하기 위해 캐소드 배기 가스를 열교환기(306C)를 통과시키므로써 달성된다. 가습된 연료는 아노드 열교환기(306B)를 통과하며, 이러한 아노드 열교환기에서 연료는 아노드 배기 가스로부터의 열을 회수하므로써 예열된 후, 연료로부터의 중 탄화수소 오염물 및 트레이스 산소(trace oxygen)를 제거하는 탈산소기/예비 리포머(306D)에서 산소제거된다. 산소제거된 및 예비 리포밍된 연료는 아노드 입구(303A)를 통해 아노드(303)에 공급된다.
아노드 격실에 있어서, 연료는 전기화학 반응을 받게 되고, 소비된 연료는 아노드 배기 가스로서 아노드 출구(303B)를 통해 아노드 격실(303)을 떠난다. 아노드 배기 가스는 아노드 출구(303B)로부터 아노드 배기 통로(307)에 의해 이송되며, 배기를 물전달 조립체(309)에 이송하기 전에 아노드 배기를 냉각하기 위하여 열교환기(307A, 306B)를 통과한다. 이러한 예시적인 경우에 있어서, 물전달 조립체(309)는 아노드 배기 가스로부터 물을 응축 및 분리시키는 냉각 라디에이터 또는 에어냉각식 열교환기(309A)와, 상기 냉각 라디에이터 또는 에어냉각식 열교환기(309A)에 의해 분리된 물의 압력을 증가시키는 펌프(309B)를 포함한다. 전달 조립체(309)에 의해 분리된 물은 물 공급 통로(313)에 의해 이송되어, 가습형 열교환기(306c)에 제공된다. 냉각 라디에이터 또는 에어냉각식 열교환기(309A)는 아노드 배기의 나머지 성분, 즉 수소, CO2, 물 및 CO 의 트레이스 양을 포함하는 물분리된 아노드 배기도 출력한다. 물전달 조립체(309)의 형태는 도2에 도시된 바에 한정되지 않음을 인식해야 한다. 예를 들어, 도2에 도시된 물전달 조립체(309) 대신에, 도1에 도시된 물전달 조립체 또는 기타 다른 적절한 물전달 장치 또는 조립체가 사용될 수 있다. 또한, 과도한 물은 물 배출 통로(339)를 통해 시스템(300)의 외부로 배출된다.
물분리된 아노드 배기 가스는 아노드 배기 통로(307)에 의해 물전달 조립체(309) 외부로 이송된다. 이러한 경우, 보충 연료 공급부로부터의 보충 연료, 예를 들어 탈황기(306A)로부터의 탈황된 연료의 슬립 스트림(slip stream)은 보충 연료 공급 통로(322)를 통해 물분리된 아노드 배기 가스에 부가된다. 이러한 경우에 보충 연료원은 주 연료 공급부와는 상이하다. 물분리된 아노드 배기 가스에 부가된 보충 연료의 양은 검출된 파워 요구사항에 기초하여 제어되므로, 연료전지(302)에 의해 생성된 파워를 초과하는 낮은 파워 요구사항시에는 보충 연료가 부가되지 않으며, 높은 파워 요구사항시에는 물분리된 아노드 배기에 설정량의 보충 연료가 부가되도록 제어된다.
물분리된 아노드 배기, 또는 물분리된 아노드 배기 및 보충 연료의 혼합물은 아노드 부스트 압축기(327)로 이송된다. 상기 압축기(327)는 이러한 가스들을 압축한 후, 이들을 열교환기(307)로 이송시키며, 상기 열교환기에서는 압축된 물분리된 아노드 배기 또는 물분리된 아노드 배기 및 보충 연료의 혼합물이 아노드(303)로부터의 뜨거운 배기 가스에 의해 가열된다.
압축가열된 물분리된 아노드 배기 가스 또는 물분리된 아노드 배기 및 보충 연료의 압축가열된 혼합물은 압축가열된 옥시던트 가스를 공급 통로(321)로부터 에어의 형태로 수용하는, 열엔진(330)의 산화기(325)로 이송된다. 특히, 에어는 통로(321)로부터, 에어가 압축되는 열엔진(330)의 가스 터빈의 압축기 부분(330A)에 공급되며; 압축된 에어는 캐소드 배기에 의해 열교환기(328A)에서 계속 가열된다. 압축된 에어의 계속된 가열은 스타트업(start-up) 히터(321A)에 의해 실행되지만, 상기 히터는 보충 연료를 이용할 수 없는 형태의 터빈을 시동할 때만 사용된다. 그후, 압축가열된 에어는 산화기(325)에서 물분리된 아노드 배기 또는 물분리된 아노드 배기 및 보충 연료의 혼합물과 조합되며, 상기 산화기는 고온의 압축된 옥시던트 가스를 포함하는 출력 가스를 생성하기 위해 최종적인 혼합물을 산화시킨다. 열엔진(330)의 가스 터빈의 터빈 부분(330B)은 산화기로부터의 고온의 압축 가스의 팽창을 허용하여, 기계적 파워를 출력하며; 또한 주로 CO2, O2, N2 를 포함하는 터빈 배기 가스도 출력한다. 연료전지가 높은 연료 이용률로 작동되고 효율을 극대화하기 위해 보충연료가 사용되지 않는 경우에 있어서, 물분리된 아노드 배기 가스는 열성분(heat content)이 매우 낮으며, 물분리된 아노드 배기 가스의 완벽한 연소를 촉진시키는 촉매를 포함하기 위해 산화기(325)를 필요로 한다.
이러한 경우에 있어서, 도2에 통로(341)(점선)로 도시된 보충 에어 통로는 열엔진에 의해 제공된 옥시던트를 초과하여 부가의 에어를 제공하는데 사용된다. 보충 에어(341)를 사용하는 이유들중 한가지는 캐소드 입구(304A) 및 캐소드 출구(304B)에서의 온도를 제어하기 위함이다. 보충 에어에 대한 또 다른 이유는 발전소 시동시 시스템 에어를 제공하기 위함이다. 도2에 도시된 바와 같이, 보충 에어 통로(341)는 에어 취입기(342)에 의해 제공되며, 선택적으로 캐소드 배기 가스(328)에 의해 팽창 부분 또는 터빈 부분(330B)에서 예열된다.
연료전지에 사용하기 적합한 옥시던트 가스를 포함하는, 팽창 부분 또는 터빈 부분(330B)으로부터의 터빈 배기 가스는 캐소드 옥시던트 가스 통로(324)에 의 해 캐소드 입구(304A)를 통해 캐소드 격실(304)으로 이송된다. 만일 보충 에어가 사용되었다면, 터빈 배기 가스는 캐소드 옥시던트 가스 통로(324)의 예열된 보충 에어(341)와 조합된다. 캐소드(304)를 통과한 후, 소비된 옥시던트 가스를 포함하는 고온의 캐소드 배기 가스는 캐소드(304)로부터 캐소드 출구(304B)를 통해 캐소드 배기 통로(328)로 출력된다. 이러한 캐소드 배기 가스는 가스 터빈의 압축 부분(330A)을 떠나는 압축된 옥시던트 가스를 예열하는 열교환기(328A)를 통과시키므로써 냉각되며, 보충 에어 예열기(343)가 사용되었을 경우에는 보충 에어 예열기에서 더욱 냉각되고, 상술한 바와 같이 연료 공급 통로(306)의 연료를 예열 및 가습시키는 가습형 열교환기(306C)에서 더욱 냉각된다. 냉각된 캐소드 배기는 시스템(300)의 외부로 배출되며, 조합된 열 및 파워 용도 등과 같은 또 다른 열회수 열병합발전소, 스팀 하부 사이클(steam bottoming cycle), 또는 유기 랭킨 사이클에 사용된다.
도2에 도시된 바와 같이, 캐소드 배기 가스의 일부는 재순환 취입기(326A)를 포함하는 캐소드 재순환 통로(326)를 통해 캐소드(304)에 다시 재순환된다. 재순환된 캐소드 배기는 캐소드 입구(304A)에 제공되기 전에, 통로(324)의 옥시던트 가스와 조합된다.
실시예로서, 표2에는 도2에 도시된 바와 같은 형태의 용융 탄산염 연료전지(MCFC) 하이브리드 시스템에 기초한 40 MW 발전소의 성능 특성이 도시되어 있다. 개념적인 시스템을 위한 전체적인 LHV 효율은 61.8% 이다.
표2 : 40 MW 발전소 성능
Figure 112009054530280-PCT00002
도2의 시스템은 도1에 도시된 시스템(1)과 유사한 효율 및 개선점으로 귀결되었다. 도1의 시스템과 마찬가지로 도2의 시스템은 캐소드에 옥시던트 가스를 제공하기 위해 열엔진 배기를 사용하므로써 또한 연료에 아노드 배기의 물을 재순환하므로써, 옥시던트 가스 공급 조립체 및 물공급 조립체에 대한 필요성을 제거한다. 또한, 도2의 실시예는 연료전지에 의해 생성된 아노드 및 캐소드 배기 가스로부터의 열을 효과적으로 회수하며, 이에 따라 독립적인 가열 장치에 대한 필요성을 경감시킨다.
상술한 바와 같은 장치는 단순히 본 발명의 적용을 나타내는 많은 가능한 특정 실시예를 나타내는 것임을 인식해야 한다. 예를 들어, 열엔진은 설명된 바의 형태에 한정되지 않으며, 디젤 엔진 등과 같은 기타 다른 장치도 파워 생성 시스템에 사용하기에 적합하다. 또한, 최적의 파워 생성을 위해 열엔진에 공급된 원하는 가스 조성물을 달성하기 위해 부가의 부품들이 요구된다. 일부 경우에 있어서, 스 팀을 생성하기 위해 고온의 배기 가스를 사용하므로써 연료전지 배기 가스로부터 부가의 열을 회수하기 위해, 하이브리드 시스템에는 스팀 터빈 또는 유기 랭킨 사이클 하부 사이클 시스템이 사용된다. 본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (40)

  1. 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템에 있어서,
    연료 공급 통로로부터 연료를 수용하여 아노드 배기 가스를 출력하는 아노드 격실과, 옥시던트 가스를 수용하여 캐소드 배기 가스를 출력하는 캐소드 격실을 포함하는 고온 연료전지와,
    옥시던트 가스와 아노드 배기 가스 및 상기 아노드 배기 가스로부터 유도된 가스중 하나를 포함하는 또 다른 가스를 수용하며, 상기 또 다른 가스를 산화시키며 출력 파워를 발생시키는 열엔진 조립체를 포함하며,
    상기 열엔진은 옥시던트 가스를 포함하는 열엔진 배기를 발생하며, 상기 열엔진 배기는 연료전지의 캐소드 격실에 옥시던트 가스를 제공하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 아노드 배기 가스로부터의 물을 응축 및 전달하고 물분리된 아노드 배기 가스를 출력하는 물전달 조립체를 부가로 포함하며, 상기 또 다른 가스는 물분리된 아노드 배기 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 물의 일부 또는 전부를 연료 공급 통로에 전달하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 연료 공급 통로에 전달된 물의 일부 또는 전부의 압력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 물분리된 아노드 배기를 압축하는 압축기를 부가로 포함하며, 상기 또 다른 가스는 압축된 물분리된 아노드 배기 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열엔진은 보충 연료를 수용하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 보충 연료는 열엔진과 물분리된 아노드 배기중 하나에 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보충 연료는 연료 공급 통로의 연료의 일부로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 보충 옥시던트 가스는 열엔진 배기가 연료전지의 캐소드 격실에 수용되기 전에, 상기 열엔진 배기에 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 열엔진은 내연기관이나 외연기관, 2사이클 엔진, 4사이클 왕복동 엔진, 연소 터빈, 복열 터빈, 과급기, 압축기/터빈 조립체, 스털링 엔진, 및 마이크로터빈중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  11. 제6항에 있어서, 상기 열엔진은 내연기관이나 외연기관, 2사이클 엔진, 4사이클 왕복동 엔진, 연소 터빈, 복열 터빈, 과급기, 압축기/터빈 조립체, 스털링 엔진, 및 마이크로터빈중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  12. 제2항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 아노드 배기 가스의 물을 응축하는 응축기와; 상기 응축기에 이어지며, 물분리된 아노드 배기 가스를 생성하기 위해 아노드 배기 가스로부터 물을 분리하는 녹아웃 포트와; 분리된 물의 압력을 증가시키는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  13. 제2항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 물전달 장치와, 엔탈피 휘일 가습기와, 냉각 라디에이터와, 박막과, 표면 응축기와, 에어냉각식 열교환기와, 직접 접촉식 응축기중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리 드 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 연료 공급 통로의 연료는 캐소드 배기 가스 및 아노드 배기 가스중 적어도 하나를 이용하여 예열되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 열엔진은 보충 연료를 수용하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 보충 연료는 부하 변화에 응답하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 열엔진에 의해 수용된 옥시던트 가스는 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 보충 연료는 부하가 낮은 파워 요구사항을 나타낼 때는 열엔진에 보충 연료가 공급되지 않고 상기 부하가 높은 파워 요구사항을 나타낼 때는 높은 파워 요구사항을 만족시키기 위해 상기 열엔진에 증가된 양의 보충 연료가 공급되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 고온 연료전지는 탄산염 연료전지 및 고형 산화물 연료전지중 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  20. 제1항에 있어서, 상기 옥시던트 가스는 캐소드 배기에 의해 예열되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 옥시던트 가스는 에어를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 캐소드 배기의 일부를 캐소드에 재순환시키기 위한 캐소드 배기 재순환 통로를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  23. 제1항에 있어서, 상기 열엔진은 내연기관 또는 외연기관, 2사이클 엔진, 4사이클 왕복동 엔진, 연소 터빈, 복열 터빈, 과급기, 압축기/터빈 조립체, 스털링 엔진, 및 마이크로터빈중 하나를 포함하는 것것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  24. 제1항에 있어서, 상기 열엔진은 열엔진 및 또 다른 가스에 의해 수용된 옥시 던트 가스를 수용하고, 출력 가스를 생성하기 위해 옥시던트 가스를 사용하여 상기 또 다른 가스를 산화하는 산화기와, 압축 부분 및 팽창 부분을 구비한 압축기-터빈을 포함하며; 상기 압축 부분은 산화기에 의해 수용된 옥시던트 가스를 생성하기 위해, 옥시던트 가스를 수용하여 상기 옥시던트 가스를 압축하며; 상기 팽창 부분은 파워를 발생시켜 열엔진 배기를 생성하기 위해 상기 출력 가스를 수용 및 팽창시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 아노드 배기 가스로부터의 물을 응축 및 전달하고 물분리된 아노드 배기 가스를 출력하는 물전달 조립체를 부가로 포함하며, 상기 또 다른 가스는 물분리된 아노드 배기 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 제1 및 제2유니트중 하나를 포함하며; 상기 제1유니트는 아노드 배기가스의 물을 응축하기 위한 응축기와, 상기 응축기에 이어지며, 물분리된 아노드 배기 가스를 생성하기 위해 상기 아노드 배기 가스로부터 물을 분리하는 녹아웃 포트와, 물분리된 아노드 배기의 압력을 증가시키는 펌프를 포함하며; 상기 제2유니트는 물분리된 아노드 배기 가스를 생성하기 위해 상기 아노드 배기 가스로부터 물을 응축 및 분리시키는 냉각 라디에이터와, 물분리된 아노드 배기의 압력을 증가시키는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 물의 전부 또는 일부를 연료 공급 통로에 전달하고, 상기 제1유니트를 포함하며; 상기 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템은 상기 물분리된 아노드 배기를 압축하는 압축기와, 상기 캐소드 배기 가스에 응답하는 열회수 유니트를 부가로 포함하며; 상기 또 다른 가스는 상기 압축된 물분리된 아노드 배기 가스를 압축하며; 상기 열회수 유니트는 압축된 옥시던트 가스를 가열하기 위해 상기 압축 부분으로부터의 압축된 옥시던트 가스에 응답하는 제1열교환기와, 연료가 연료전지의 아노드 격실에 수용되기 전에 상기 연료를 가열하기 위해 연료 통로에 배치된 제2열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  28. 제26항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 물의 일부 또는 전부를 상기 연료 공급 통로에 전달하고 상기 제2유니트를 포함하며, 상기 또 다른 가스는 압축된 물분리된 아노드 배기 가스를 포함하며,
    상기 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템은 물분리된 아노드 배기를 압축하는 압축기와; 상기 압축된 물분리된 아노드 배기 가스가 열엔진에 수용되기 전에, 상기 압축된 물분리된 아노드 배기 가스를 가열하기 위해 아노드 배기 가스 및 압축된 물분리된 아노드 배기 가스에 응답하는 제1열교환기와; 상기 압축된 옥시던트 가스를 가열하기 위해 상기 압축기/터빈의 압축 부분으로부터의 압축된 옥시던트 가스 및 캐소드 배기에 응답하는 제2열교환기와; 보충 에어가 열엔진으로부터의 옥시던트 가스를 포함하는 옥시던트 가스에 공급되기 전에, 보충 에어 통로의 보충 에어를 가열하기 위해, 보충 에어 통로에서 상기 제2열교환기를 통과한 후 상기 캐소드 배기에 응답하는 제3열교환기와; 연료 공급 통로의 연료를 가습하기 위해 상기 물전달 조립체에 의해 전달된 물을 수용하기 위해, 상기 제2열교환기를 통과한 후 캐소드 배기 가스에 응답하는 연료 공급 통로내의 가습기와; 연료가 연료전지의 아노드 격실에 수용되기 전에 상기 연료 공급 통로의 가습된 연료를 가열하기 위해, 아노드 배기 가스가 상기 가습기 이후의 연료 통로에서 상기 제1열교환기를 통과한 후, 아노드 배기 가스에 응답하는 제4열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  29. 제26항에 있어서, 상기 물전달 조립체는 물의 일부 또는 전부를 상기 연료 공급 통로에 전달하며, 상기 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템은 물분리된 아노드 배기를 압축하는 압축기를 포함하며, 상기 또 다른 가스는 압축된 물분리된 아노드 배기 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 열엔진은 보충 연료를 수용하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  31. 제1항에 있어서, 보충 옥시던트 가스에는 열엔진 출력 가스가 연료전지의 캐 소드 격실에 수용되기 전에, 열엔진 출력 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  32. 제1항에 있어서, 상기 열엔진은 내연기관이나 외연기관, 2사이클 엔진, 4사이클 왕복동 엔진, 연소 터빈, 복열 터빈, 과급기, 압축기/터빈 조립체, 스털링 엔진, 및 마이크로터빈중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템.
  33. 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템을 작동하는 방법에 있어서,
    연료전지의 아노드 격실에 연료를 공급하고 연료전지의 캐소드 격실에 옥시던트 가스를 공급하므로써 고온 연료전지를 작동시키는 단계와,
    옥시던트 가스 및 또 다른 가스를 열엔진 조립체에 제공하는 단계와,
    연료전지의 캐소드 격실에 옥시던트 가스를 제공하기 위해 열엔진 배기를 사용하는 단계를 포함하며,
    상기 또 다른 가스는 아노드 배기 가스와 상기 아노드 배기 가스로부터 유도된 가스중 하나를 포함하며, 상기 열엔진은 옥시던트 가스를 포함하는 열엔진 배기를 발생시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
  34. 제33항에 있어서, 물분리된 아노드 배기를 형성하기 위해 상기 아노드 배기 로부터 물을 제거하는 단계를 부가로 포함하며, 상기 또 다른 가스는 물분리된 아노드 배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 물분리된 아노드 배기를 압축하는 단계를 부가로 포함하며, 상기 또 다른 가스는 압축된 물분리된 아노드 배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 열엔진은 산화기와, 압축 부분 및 팽창 부분을 구비한 압축기-터빈을 포함하며;
    상기 방법은 옥시던트 가스를 압축하여 상기 열엔진에 의해 수용되는 옥시던트 가스를 생성하기 위해, 상기 압축 부분에 옥시던트 가스를 공급하는 단계와; 상기 열엔진에 의해 수용된 옥시던트 가스와 상기 또 다른 가스를 산화기에 공급하는 단계와; 상기 출력 가스를 팽창시켜 파워를 발생하므로써 열엔진 배기를 생성하도록, 상기 열엔진의 팽창 부분에 산화기 출력 가스를 공급하는 단계를 부가로 포함하며; 상기 또 다른 가스는 출력 가스를 생성하기 위해 옥시던트 가스에 의해 산화되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
  37. 제36항에 있어서, 연료전지의 아노드 격실에 의해 수용된 연료를 연료전지의 캐소드 격실으로부터의 캐소드 배기 가스 및 아노드 배기 가스중 하나이상으로 예 열하는 단계와, 아노드 배기 가스로부터 제거된 물을 연료전지의 아노드 격실을 위한 연료에 공급하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
  38. 제33항에 있어서, 상기 열엔진은 내연기관이나 외연기관, 2사이클 엔진, 4사이클 왕복동 엔진, 연소 터빈, 복열 터빈, 과급기, 압축기/터빈 조립체, 스털링 엔진, 및 마이크로터빈중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
  39. 제38항에 있어서, 열엔진 출력 가스가 연료전지의 캐소드 격실에 수용되기 전에, 상기 열엔진 출력 가스에는 보충 옥시던트 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
  40. 제39항에 있어서, 열엔진 출력 가스가 연료전지의 캐소드 격실에 수용되기 전에, 상기 보충 옥시던트 가스는 열엔진 출려 가스에 공급되기 전에 먼저 예열되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 열엔진 하이브리드 시스템 작동 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101115333B1 (ko) * 2011-05-11 2012-03-06 한국기계연구원 연료전지 시스템
WO2013100490A1 (ko) * 2011-12-27 2013-07-04 포스코에너지 주식회사 연료전지 하이브리드 시스템
KR101440191B1 (ko) * 2012-10-09 2014-09-17 한국기계연구원 고효율 연료전지 하이브리드 시스템
KR20140117503A (ko) * 2012-01-11 2014-10-07 퓨얼 셀 에너지, 인크 하이브리드 연료 전지 발전 장치를 위한 전기 발생 시스템 및 방법
US9038579B2 (en) 2011-05-11 2015-05-26 Korea Institute Of Machinery & Materials Fuel cell-engine hybrid system

Families Citing this family (103)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7862938B2 (en) * 2007-02-05 2011-01-04 Fuelcell Energy, Inc. Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation
DE102007037096A1 (de) * 2007-08-07 2009-02-12 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit einem in einen Brennstoffkreislauf des Brennstoffzellensystems angeordneten Rezirkulationsgebläse
WO2010044772A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 Utc Power Corporation Solid oxide fuel cell with anode exhaust recycle
DE102008063507A1 (de) * 2008-12-11 2010-06-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von mechanischer und elektrischer Energie
JP5127733B2 (ja) * 2009-01-28 2013-01-23 京セラ株式会社 複合発電装置
US8153309B2 (en) * 2009-05-27 2012-04-10 GM Global Technology Operations LLC Apparatus and method using hydrogen pressure in fuel cell electric vehicle
US8563186B2 (en) * 2009-06-16 2013-10-22 Shell Oil Company Systems and processes of operating fuel cell systems
EP2449229B1 (en) * 2009-07-03 2017-04-26 École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Hybrid cycle sofc - inverted gas turbine with co2 separation
US8850826B2 (en) * 2009-11-20 2014-10-07 Egt Enterprises, Inc. Carbon capture with power generation
US7818969B1 (en) * 2009-12-18 2010-10-26 Energyield, Llc Enhanced efficiency turbine
FR2959354B1 (fr) 2010-04-23 2012-07-13 Inst Francais Du Petrole Procede de cogeneration d'energie mecanique-electrique et de chaleur
TWI564473B (zh) * 2010-07-02 2017-01-01 艾克頌美孚上游研究公司 低排放之三循環動力產生系統及方法
KR101032974B1 (ko) * 2010-08-03 2011-05-09 한국남부발전 주식회사 연료전지를 이용한 복합 발전 시스템
KR101200749B1 (ko) * 2010-08-16 2012-11-13 한국과학기술연구원 연료전지를 이용한 휴대용 냉장고 및 그의 운전방법
KR101606621B1 (ko) * 2011-01-20 2016-03-25 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 자동차 내연기관 배기 가스로부터의 co2의 온-보드 회수 및 저장을 위해 폐열을 활용하는 막 분리 방법 및 시스템
US20140060461A1 (en) * 2011-03-31 2014-03-06 General Electric Company Power generation system utilizing a fuel cell integrated with a combustion engine
US9819038B2 (en) 2011-03-31 2017-11-14 General Electric Company Fuel cell reforming system with carbon dioxide removal
US8778545B2 (en) * 2011-03-31 2014-07-15 General Electric Company Recirculation complex for increasing yield from fuel cell with CO2 capture
US20120251899A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 General Electric Company Solid-oxide fuel cell high-efficiency reform-and-recirculate system
GB2491562A (en) * 2011-05-23 2012-12-12 Alstom Technology Ltd Fossil fuel power plant with gas turbine and MCFC arrangements
CN102820480A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 通用电气公司 燃料电池-燃机混合发电系统及通过其发电方法
GB2494666B (en) * 2011-09-15 2014-11-05 Rolls Royce Fuel Cell Systems Ltd A solid oxide fuel cell system
GB2494667A (en) * 2011-09-15 2013-03-20 Rolls Royce Fuel Cell Systems Ltd A solid oxide fuel cell system
CN104220558B (zh) 2011-10-14 2016-06-01 沙特阿拉伯石油公司 用于输送至加氢脱硫单元的非催化制氢工艺和用于辅助动力单元应用的固体氧化物燃料电池系统组合
DE102011117158B4 (de) * 2011-10-28 2016-08-11 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Tanksystem für ein Kraftfahrzeug sowie Betriebsverfahren hierfür
KR101441489B1 (ko) * 2011-12-05 2014-09-18 두산중공업 주식회사 연료 전지 시스템과 그 구동 방법
WO2013100711A1 (ko) * 2011-12-30 2013-07-04 두산중공업 주식회사 복합발전시스템 및 복합발전시스템의 이산화탄소 포집방법
DE102012203665A1 (de) * 2012-03-08 2013-09-12 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenbeheizte Hochtemperatur-Batterie
CN102610838B (zh) * 2012-03-22 2014-10-15 中国东方电气集团有限公司 燃料电池热管理系统、燃料电池系统及具有该系统的车辆
JP6004915B2 (ja) * 2012-11-22 2016-10-12 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電システム及び発電システムの運転方法
JP6099408B2 (ja) * 2013-01-18 2017-03-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電システム、及び発電システムの運転方法
JP2014139424A (ja) * 2013-01-21 2014-07-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電システム
JP5688777B2 (ja) * 2013-02-25 2015-03-25 一般財団法人電力中央研究所 複合発電設備
US9077008B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells
EP2973819B1 (en) 2013-03-15 2018-10-31 ExxonMobil Research and Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in fischer-tropsch synthesis
US20140272614A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
US9540961B2 (en) * 2013-04-25 2017-01-10 Access Energy Llc Heat sources for thermal cycles
TW201444716A (zh) * 2013-05-21 2014-12-01 Nat Univ Tsing Hua 具有燃料電池及氣動引擎的動力混合式運輸設備
US9819042B2 (en) * 2013-09-30 2017-11-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell integration within a heat recovery steam generator
US9755258B2 (en) 2013-09-30 2017-09-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using solid oxide fuel cells
US9556753B2 (en) 2013-09-30 2017-01-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Power generation and CO2 capture with turbines in series
FR3013683B1 (fr) * 2013-11-27 2017-07-07 Microturbo Procede et systeme pour la production optimisee d'energie non propulsive
US10361444B2 (en) * 2013-12-31 2019-07-23 General Electric Company Solid-oxide fuel cell systems
KR101939687B1 (ko) * 2014-01-31 2019-01-18 퓨얼 셀 에너지, 인크 수소 생성을 위한 개질기-전해조-정제기(ｒｅｐ) 어셈블리, 이를 통합한 시스템들 및 수소를 생성하는 방법
US20150280257A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-01 Delphi Technologies, Inc. Heater with a Fuel Cell Stack Assembly and a Combustor and Method of Operating
US10256496B2 (en) 2014-07-01 2019-04-09 General Electric Company Power generation systems and methods utilizing cascaded fuel cells
GB201411986D0 (en) * 2014-07-04 2014-08-20 Lg Fuel Cell Systems Inc Fuel cell system
DE102014214040B4 (de) * 2014-07-18 2021-07-01 Eberspächer Climate Control Systems GmbH Gasverdichter, insbesondere zum Fördern von Anodenabgas oder/und Luft zu einem Reformer eines Brennstoffzellensystems
US9819192B2 (en) 2014-07-29 2017-11-14 General Electric Company Solid oxide fuel cell-based power generation and delivery system and method of operating the same
US10763523B2 (en) * 2014-11-21 2020-09-01 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell system with waste heat recovery for production of high pressure steam
CN104577164B (zh) * 2015-01-07 2017-01-04 浙江大学 基于铝水反应的单透平热电联产系统及方法
US20170092964A1 (en) * 2015-09-28 2017-03-30 General Electric Company Fuel cell module including heat exchanger and method of operating such module
CA3005639C (en) 2015-11-16 2021-05-18 Fuelcell Energy, Inc. Energy storage using an rep with an engine
KR102143864B1 (ko) 2015-11-16 2020-08-12 퓨얼 셀 에너지, 인크 연료 전지로부터 co2를 포집하기 위한 시스템
KR102143861B1 (ko) 2015-11-17 2020-08-12 퓨얼 셀 에너지, 인크 향상된 co2 포집을 갖는 연료 전지 시스템
CN109155419B (zh) 2016-04-21 2022-06-24 燃料电池能有限公司 通过冷却/冷凝从燃料电池的阳极排气中除去二氧化碳
US11339333B2 (en) 2016-04-21 2022-05-24 Fuelcell Energy, Inc. Fluidized catalytic cracking unit system with integrated reformer-electrolyzer-purifier
WO2017184848A1 (en) * 2016-04-21 2017-10-26 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide capture
KR20210018528A (ko) 2016-04-29 2021-02-17 퓨얼 셀 에너지, 인크 이산화탄소 포집을 증진시키기 위한 애노드 배기가스의 메탄화
JP6843531B2 (ja) * 2016-06-27 2021-03-17 三菱パワー株式会社 燃料電池の制御装置及び制御方法並びに発電システム
US10541434B2 (en) 2016-08-31 2020-01-21 Fuelcell Energy, Inc. Heat recovery for saturator water recovery of a direct fuel cell system
FR3056230B1 (fr) * 2016-09-19 2020-02-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme d'electrolyse reversible de l'eau a haute temperature comportant un reservoir d'hydrures couple a l'electrolyseur
US10854899B2 (en) 2016-11-04 2020-12-01 Cummins Enterprise Llc Power generation system using cascaded fuel cells and associated methods thereof
US10985608B2 (en) 2016-12-13 2021-04-20 General Electric Company Back-up power system for a component and method of assembling same
IT201700032837A1 (it) * 2017-03-24 2018-09-24 Angelo Minotti Dispositivo per la generazione di energia elettrica
US10731554B2 (en) * 2017-09-12 2020-08-04 University Of Florida Research Foundation, Inc. Humid air turbine power, water extraction, and refrigeration cycle
KR101867595B1 (ko) 2017-10-17 2018-06-14 남용학 터널의 공동구 시공 장치
US10897055B2 (en) 2017-11-16 2021-01-19 Fuelcell Energy, Inc. Load following power generation and power storage using REP and PEM technology
JP7236696B2 (ja) * 2018-06-12 2023-03-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP7223961B2 (ja) * 2018-06-12 2023-02-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP7340773B2 (ja) * 2018-06-12 2023-09-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
CN108825378B (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 中国人民解放军国防科技大学 一种基于水蒸气等离子体的水下热电混合动力系统
DE102018210173A1 (de) 2018-06-22 2019-12-24 Audi Ag Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
NL2021484B1 (nl) * 2018-08-20 2020-04-23 Micro Turbine Tech B V Fuel/air supply device
US10978723B2 (en) * 2018-09-05 2021-04-13 Honeywell International Inc. Fuel cell secondary power and thermal management systems
WO2020112895A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced co2 utilization
KR102662253B1 (ko) 2018-11-30 2024-04-29 퓨얼셀 에너지, 인크 Co2 이용률이 향상된 용융 탄산염 연료 전지의 증가된 압력 작동
US11211621B2 (en) 2018-11-30 2021-12-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Regeneration of molten carbonate fuel cells for deep CO2 capture
WO2020112812A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced co 2 utilization
US11695122B2 (en) 2018-11-30 2023-07-04 ExxonMobil Technology and Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
US11476486B2 (en) 2018-11-30 2022-10-18 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11495806B2 (en) 2019-02-04 2022-11-08 Fuelcell Energy, Inc. Ultra high efficiency fuel cell power generation system
WO2020197120A1 (ko) * 2019-03-25 2020-10-01 한국기계연구원 양방향 수전해 시스템 및 이의 동작방법
KR102184353B1 (ko) * 2019-03-25 2020-12-01 한국기계연구원 연료전지 입구측 압력 조절 기능을 구비한 양방향 수전해 시스템
US11824238B2 (en) * 2019-04-30 2023-11-21 Hyaxiom, Inc. System for managing hydrogen utilization in a fuel cell power plant
US10770996B1 (en) * 2019-05-21 2020-09-08 General Electric Company System for anticipating load changes
EP3973160B1 (en) 2019-05-21 2023-08-02 Hyliion Holdings Corp. Monolithic heater bodies
JP6591112B1 (ja) * 2019-05-31 2019-10-16 三菱日立パワーシステムズ株式会社 加圧空気供給システム及びこの加圧空気供給システムを備える燃料電池システム並びにこの加圧空気供給システムの起動方法
CN110273760A (zh) * 2019-07-11 2019-09-24 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种空气流程高度耦合的整体煤气化燃料电池发电系统及方法
KR102243330B1 (ko) * 2019-10-30 2021-04-22 인하대학교 산학협력단 4중 결합 하이브리드 발전시스템
JP2023503473A (ja) 2019-11-26 2023-01-30 エクソンモービル・テクノロジー・アンド・エンジニアリング・カンパニー 高電解質充填レベルでの溶融炭酸塩型燃料電池の作動
JP2023503995A (ja) 2019-11-26 2023-02-01 エクソンモービル・テクノロジー・アンド・エンジニアリング・カンパニー 燃料電池モジュールのアセンブリおよびそれを使用するシステム
IT201900024162A1 (it) * 2019-12-16 2021-06-16 Milano Politecnico Sistema di conversione di energia
JP6755424B1 (ja) * 2020-02-27 2020-09-16 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム
US11975969B2 (en) 2020-03-11 2024-05-07 Fuelcell Energy, Inc. Steam methane reforming unit for carbon capture
CN111952642B (zh) * 2020-08-21 2022-02-08 清华大学 高效低振噪燃料电池发电系统
US11909082B2 (en) * 2020-09-16 2024-02-20 Fuelcell Energy, Inc. Carbon dioxide production from carbonate fuel cells
US11768186B2 (en) 2020-12-08 2023-09-26 Hyaxiom, Inc. Hydrogen concentration sensor
US11724815B2 (en) * 2021-01-15 2023-08-15 The Boeing Company Hybrid electric hydrogen fuel cell engine
US11978931B2 (en) 2021-02-11 2024-05-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow baffle for molten carbonate fuel cell
CN113067014B (zh) * 2021-04-05 2022-03-25 武汉众宇动力系统科技有限公司 用于氢燃料电池的氢气循环供应方法
FR3126066A1 (fr) * 2021-08-04 2023-02-10 Michael MARGOT Système de production autonome d’hydrogène et électricité à partir de gaz naturel et biogaz
CN115036536B (zh) * 2022-08-12 2022-11-11 浙江飞旋科技有限公司 一种车载燃料电池系统

Family Cites Families (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3905884A (en) * 1974-11-20 1975-09-16 United Technologies Corp Electrolysis cell system including recirculating product gas stream for cooling the cell
CA1037516A (en) * 1975-08-14 1978-08-29 John L. Hook Door furniture mounting
US4031865A (en) * 1975-10-01 1977-06-28 Patrick Dufour Hydrogen-oxygen fuel cell for use with internal combustion engines
US4792384A (en) * 1983-06-03 1988-12-20 United Technologies Corporation Method and apparatus for operating a fuel cell in combination with an electrochemical cell to produce a chemical product
JPH0622148B2 (ja) * 1984-07-31 1994-03-23 株式会社日立製作所 溶融炭酸塩型燃料電池発電プラント
JPS63119163A (ja) 1986-11-07 1988-05-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池発電システム
US4917971A (en) * 1989-03-03 1990-04-17 Energy Research Corporation Internal reforming fuel cell system requiring no recirculated cooling and providing a high fuel process gas utilization
NL8901348A (nl) 1989-05-29 1990-12-17 Turboconsult Bv Werkwijze en inrichting voor het opwekken van electrische energie.
DK162961C (da) * 1989-11-20 1992-05-25 Haldor Topsoe As Braendselscellekraftvaerk
JPH03216964A (ja) * 1990-01-22 1991-09-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池の発電方法
JP3108079B2 (ja) 1990-07-05 2000-11-13 電源開発株式会社 燃料電池、炭酸ガス固定複合発電方法
US5221586A (en) * 1990-09-19 1993-06-22 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Power generation system using fuel cells
JPH06275291A (ja) * 1993-03-23 1994-09-30 Sanyo Electric Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池システム
US5693201A (en) * 1994-08-08 1997-12-02 Ztek Corporation Ultra-high efficiency turbine and fuel cell combination
US5532573A (en) * 1994-09-07 1996-07-02 Westinghouse Electric Corporation Reconfigurable hybrid power generation system
US5541014A (en) * 1995-10-23 1996-07-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Indirect-fired gas turbine dual fuel cell power cycle
US6162556A (en) * 1995-12-04 2000-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a high-temperature fuel cell installation, and a high-temperature fuel cell installation
US5712055A (en) * 1996-02-29 1998-01-27 Gas Research Institute Multi-stage fuel cell arrangement
US6124050A (en) * 1996-05-07 2000-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Process for operating a high temperature fuel cell installation, and high temperature fuel cell installation
US5917971A (en) * 1996-08-26 1999-06-29 Kaiser Optical Systems Confocal data collection in a fiber optically coupled microscope
NL1004513C2 (nl) * 1996-11-13 1998-05-29 Stichting Energie Serie geschakeld brandstofcelstelsel.
US5955039A (en) * 1996-12-19 1999-09-21 Siemens Westinghouse Power Corporation Coal gasification and hydrogen production system and method
RU2199172C2 (ru) * 1997-08-26 2003-02-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ получения электрической энергии из природного газа с использованием топливного элемента на твердом окисле
US5968680A (en) * 1997-09-10 1999-10-19 Alliedsignal, Inc. Hybrid electrical power system
US6213234B1 (en) * 1997-10-14 2001-04-10 Capstone Turbine Corporation Vehicle powered by a fuel cell/gas turbine combination
US6033794A (en) * 1997-12-10 2000-03-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Multi-stage fuel cell system method and apparatus
US6410175B1 (en) * 1998-11-12 2002-06-25 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell system with improved starting capability
EP1062024A2 (en) 1998-03-12 2000-12-27 Hydrogen Burner Technology, Inc. Process gas purification and fuel cell system
JPH11307111A (ja) * 1998-04-15 1999-11-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池用空気供給装置
CN1172392C (zh) * 1998-09-14 2004-10-20 探索空气技术公司 电流发生系统
JP4209015B2 (ja) 1998-10-26 2009-01-14 三菱重工業株式会社 固体電解質燃料電池複合発電プラントシステム
DE19857398B4 (de) * 1998-12-12 2010-07-08 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Brennstoffzellensystem, insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge
JP4358338B2 (ja) 1999-01-08 2009-11-04 三菱重工業株式会社 燃料電池複合発電プラントシステム
US6655325B1 (en) * 1999-02-01 2003-12-02 Delphi Technologies, Inc. Power generation system and method with exhaust side solid oxide fuel cell
US6609582B1 (en) * 1999-04-19 2003-08-26 Delphi Technologies, Inc. Power generation system and method
US6365290B1 (en) * 1999-12-02 2002-04-02 Fuelcell Energy, Inc. High-efficiency fuel cell system
JP2001256989A (ja) * 2000-03-08 2001-09-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の加湿装置
US6329091B1 (en) * 2000-04-14 2001-12-11 Ford Global Technologies, Inc. Fuel reformer system for a fuel cell
US6921595B2 (en) * 2000-05-31 2005-07-26 Nuvera Fuel Cells, Inc. Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine
US6522955B1 (en) * 2000-07-28 2003-02-18 Metallic Power, Inc. System and method for power management
KR100526223B1 (ko) * 2000-10-20 2005-11-02 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 연료전지시스템 및 그 운전방법
DE10062965B4 (de) * 2000-12-16 2009-06-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und Verfahren zu dessen Betrieb
US6606850B2 (en) * 2001-01-10 2003-08-19 En Gen Group, Inc. Hybrid high temperature fuel cell volume expansion heat engine
US6824905B2 (en) * 2001-01-15 2004-11-30 Casio Computer Co., Ltd. Power supply system and device driven by power supply system
US6534210B2 (en) * 2001-01-16 2003-03-18 Visteon Global Technologies, Inc. Auxiliary convective fuel cell stacks for fuel cell power generation systems
DE10106219A1 (de) * 2001-02-10 2002-08-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanordnung und entsprechende Brennstoffzellenanordnung selbst
US6759154B2 (en) * 2001-02-26 2004-07-06 Delphi Technologies, Inc. Water recovery for a fuel cell system
JP2004531440A (ja) 2001-03-05 2004-10-14 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 水素の製造装置及び製造方法
WO2002095852A2 (en) * 2001-05-24 2002-11-28 Clean Energy Systems, Inc. Combined fuel cell and fuel combustion power generation systems
EP1399984A1 (en) 2001-06-15 2004-03-24 ZTEK Corporation Zero/low emission and co-production energy supply station
US6571897B2 (en) * 2001-08-13 2003-06-03 Ballard Power Systems Ag Vehicle with a fuel cell system and method for operating the same
JP4140294B2 (ja) * 2002-07-05 2008-08-27 日産自動車株式会社 燃料電池システム
DE10234263A1 (de) 2002-07-27 2004-02-12 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verbundbrennstoffzellenanlage
US6994930B1 (en) * 2002-08-21 2006-02-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Direct fired reciprocating engine and bottoming high temperature fuel cell hybrid
KR100533298B1 (ko) * 2002-09-30 2005-12-05 가부시끼가이샤 도시바 연료 전지 시스템
US7153599B2 (en) * 2002-12-23 2006-12-26 General Electric Company Cooled turbine integrated fuel cell hybrid power plant
US20050048345A1 (en) * 2003-09-03 2005-03-03 Meacham G.B. Kirby Hybrid fuel cell system with internal combustion reforming
US6896988B2 (en) * 2003-09-11 2005-05-24 Fuelcell Energy, Inc. Enhanced high efficiency fuel cell/turbine power plant
US7396603B2 (en) * 2004-06-03 2008-07-08 Fuelcell Energy, Inc. Integrated high efficiency fossil fuel power plant/fuel cell system with CO2 emissions abatement
US20060046107A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Caterpillar Inc. System for fuel cell power plant load following and power regulation
JP2006097638A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体酸化物形燃料電池を用いたコンバインド発電システム
WO2006043494A1 (ja) * 2004-10-19 2006-04-27 Central Research Institute Of Electric Power Industry 複合発電設備
US7862938B2 (en) * 2007-02-05 2011-01-04 Fuelcell Energy, Inc. Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101115333B1 (ko) * 2011-05-11 2012-03-06 한국기계연구원 연료전지 시스템
US9038579B2 (en) 2011-05-11 2015-05-26 Korea Institute Of Machinery & Materials Fuel cell-engine hybrid system
WO2013100490A1 (ko) * 2011-12-27 2013-07-04 포스코에너지 주식회사 연료전지 하이브리드 시스템
US9435230B2 (en) 2011-12-27 2016-09-06 Posco Energy Co., Ltd. Fuel cell hybrid system
KR20140117503A (ko) * 2012-01-11 2014-10-07 퓨얼 셀 에너지, 인크 하이브리드 연료 전지 발전 장치를 위한 전기 발생 시스템 및 방법
KR101440191B1 (ko) * 2012-10-09 2014-09-17 한국기계연구원 고효율 연료전지 하이브리드 시스템

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