KR20120071288A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
KR20120071288A
KR20120071288A KR1020110045366A KR20110045366A KR20120071288A KR 20120071288 A KR20120071288 A KR 20120071288A KR 1020110045366 A KR1020110045366 A KR 1020110045366A KR 20110045366 A KR20110045366 A KR 20110045366A KR 20120071288 A KR20120071288 A KR 20120071288A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
stack
heat exchanger
heat
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020110045366A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101268846B1 (en
Inventor
김명주
김민석
남광훈
박정호
Original Assignee
지에스퓨얼셀 주식회사
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 지에스퓨얼셀 주식회사 filed Critical 지에스퓨얼셀 주식회사
Publication of KR20120071288A publication Critical patent/KR20120071288A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101268846B1 publication Critical patent/KR101268846B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04052—Storage of heat in the fuel cell system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/405—Cogeneration of heat or hot water
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PURPOSE: A fuel cell apparatus is provided to easily manufacture and repair fuel cell devices, and to obtain work space for repairing by drawing broken modules to the front, even when the fuel cell apparatus is installed in narrow space. CONSTITUTION: A fuel cell apparatus comprises a heat storage module comprising a hot water tank, a stack module(10), a fuel converter module(20), and a BOP module(30). The stack module comprises a stack generating power, and a power converter converting DC generated from the stack to AC. The fuel converter module comprises a reformer, and a burner supplying reaction heat to the reformer. The BOP module comprises a first heat exchanger heat-exchanging exhaust gas in the stack and stored water in the hot water tank, a second heat exchanger heat-exchanging hydrogen gas generated from the reformer and the stored water in the hot water tank, and a third heat exchanger heat-exchanging the hydrogen gas generated from the reformer, and the stored water in the hot water tank.

Description

연료전지 장치{fuel cell system}Fuel cell system

본 발명은 연료전지 장치에 관한 것으로, 특히 조립 및 수리 작업이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있도록 된 연료전지 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell device, and more particularly, to a fuel cell device that can be easily and quickly assembled and repaired.

연료전지 장치는 탄화수소계 연료를 개질하여 얻은 수소와 공기중의 산소를 스택의 막전극조합체(MEA)에서 전기화학반응시켜 전기를 생산하는 장치이며, 작동시 필연적으로 물과 열이 발생된다.A fuel cell device is a device that generates electricity by electrochemical reaction of hydrogen and oxygen in air obtained by reforming a hydrocarbon-based fuel in a membrane electrode assembly (MEA) of a stack, and water and heat are inevitably generated during operation.

상기와 같은 작동을 위해 연료전지 장치는 공급 연료를 개질하는 개질기와, 개질반응에 필요한 열을 공급하는 버너와, 상기 스택을 냉각하고 열을 회수하기 위한 열교환기 및 냉각수배관, 생산된 직류전류를 교류전류로 바꿔주는 전력변환기 등을 구비한다.For the above operation, the fuel cell apparatus includes a reformer for reforming the supply fuel, a burner for supplying heat for reforming reaction, a heat exchanger and a cooling water pipe for cooling and recovering the stack, and a produced direct current. It is provided with a power converter that converts into an alternating current.

따라서, 연료전지 장치의 케이스 내부에는 상기와 같은 다수의 개별 장치들과 이들 사이의 유체 흐름(공기, 연료, 물)을 가능케 하는 배관이 복잡하게 설치되어 있다.Therefore, a plurality of individual devices as described above and a pipe for enabling fluid flow (air, fuel, water) therebetween are complicatedly installed in the case of the fuel cell device.

따라서, 조립 및 고장 수리 작업이 난해하고 시간이 많이 걸리는 단점이 있었다.Therefore, the assembly and troubleshooting work is difficult and time-consuming disadvantages.

또한, 설치 장소가 협소할 경우(일반적인 가정의 보일러실) 작업공간을 확보하기 어려우므로 고장 수리 작업이 더욱 곤란해지는 문제점이 있었다.In addition, when the installation site is narrow (general home boiler room) it is difficult to secure the work space, there was a problem that the trouble shooting work becomes more difficult.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 케이스내 장치들을 모듈화하고, 각 모듈별 전방 인출이 가능하도록 하여 조립 및 고장 수리 작업이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있도록 된 연료전지 장치를 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, it is a fuel cell device that can be made quickly and easily assembly and troubleshooting work by modularizing the devices in the case, the front withdrawable for each module is possible. The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온수탱크를 포함하는 열저장모듈,The present invention for achieving the above object, a heat storage module including a hot water tank,

전력을 생산하는 스택과, 상기 스택에서 생산된 직류전류를 교류전류로 변환하는 전력변환기를 포함하는 스택모듈,A stack module including a stack for generating power and a power converter for converting the DC current produced in the stack into an alternating current;

연료가스를 수소가스로 변환하는 개질기와, 상기 개질기에 반응열을 공급하는 버너를 포함하는 연료변환기모듈 및A fuel converter module including a reformer for converting fuel gas into hydrogen gas, and a burner for supplying reaction heat to the reformer;

상기 스택의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제1열교환기와, 상기 버너의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제2열교환기와, 상기 개질기에서 생성된 수소가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제3열교환기를 포함하는 BOP모듈을 포함한다.A first heat exchanger in which the exhaust gas of the stack and the storage water of the hot water tank are heat-exchanged, a second heat exchanger in which the exhaust gas of the burner and the storage water of the hot water tank are heat-exchanged, and the hydrogen gas generated in the reformer and the hot water tank And a BOP module including a third heat exchanger in which the storage water is heat-exchanged.

또한, 상기 제1열교환기의 코어 입구와 출구에 스택배기가스유입관과 스택배기가스배출관이 연결되고,In addition, the stack exhaust gas inlet pipe and the stack exhaust gas discharge pipe is connected to the core inlet and outlet of the first heat exchanger,

상기 제2열교환기의 코어 입구와 출구에 버너배기가스유입관과 버너배기가스배출관이 연결되며,A burner exhaust gas inlet pipe and a burner exhaust gas discharge pipe are connected to the core inlet and outlet of the second heat exchanger.

상기 제3열교환기의 코어 입구와 출구에 수소가스유입관과 수소가스배출관이 연결되고,The hydrogen gas inlet pipe and the hydrogen gas discharge pipe are connected to the core inlet and outlet of the third heat exchanger,

상기 온수탱크와 상기 제3열교환기의 하우징이 제1저장수유입관으로 연결되고, 상기 제3열교환기의 하우징과 상기 제2열교환기의 하우징이 제1연결관으로 연결되며, 상기 제2열교환기의 하우징과 상기 제1열교환기의 하우징이 제2연결관으로 연결되고, 상기 제1열교환기의 하우징과 상기 온수탱크가 제1저장수배출관으로 연결된 것을 특징으로 한다.The hot water tank and the housing of the third heat exchanger are connected to the first storage water inlet pipe, the housing of the third heat exchanger and the housing of the second heat exchanger are connected to the first connection pipe, and the second heat exchanger The housing and the housing of the first heat exchanger is connected to the second connecting pipe, characterized in that the housing of the first heat exchanger and the hot water tank is connected to the first storage water discharge pipe.

또한, 상기 스택모듈에 상기 스택을 냉각시키는 초순수 열교환기가 설치되고,In addition, an ultrapure water heat exchanger for cooling the stack is installed in the stack module,

상기 초순수 열교환기의 코어 입구와 출구에 초순수유입관과 초순수배출관이 연결되고,The ultra pure water inlet pipe and the ultra pure water discharge pipe are connected to the core inlet and the outlet of the ultra pure water heat exchanger,

상기 초순수 열교환기의 하우징 입구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수유입관이 연결되며,A second storage water inlet pipe is connected between the housing inlet of the ultrapure water heat exchanger and the hot water tank,

상기 초순수 열교환기의 하우징 출구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수배출관이 연결된 것을 특징으로 한다.A second storage water discharge pipe is connected between the housing outlet of the ultrapure water heat exchanger and the hot water tank.

또한, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 하나의 케이스 내에 설치되고,In addition, the stack module, the fuel converter module and the BOP module is installed in one case,

상기 케이스 내의 일측 공간에 상기 스택모듈이 배치되며,The stack module is disposed in one space in the case,

상기 케이스 내의 타측 공간의 상부 또는 하부에는 상기 연료변환기모듈이 배치되고,The fuel converter module is disposed above or below the other space in the case,

상기 BOP모듈은 상기 연료변환기모듈과 수직하게 배치된 것을 특징으로 한다.The BOP module is disposed perpendicular to the fuel converter module.

또한, 상기 케이스는 상기 열저장모듈의 케이스 상부에 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the case is characterized in that installed on the upper case of the heat storage module.

또한, 상기 케이스의 프레임에 슬라이드레일을 매개로 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 장착되어, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 상기 케이스의 전방으로 인출될 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.In addition, the stack module, the fuel converter module and the BOP module are mounted to the frame of the case via a slide rail so that the stack module, the fuel converter module and the BOP module can be drawn out in front of the case. It is characterized by.

또한, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 각각 상호 힌지 연결된 전방링크와 후방링크를 매개로 상기 케이스의 후방 벽면에 연결되고,In addition, the stack module, the fuel converter module and the BOP module are connected to the rear wall of the case via a front link and a rear link that are hinged to each other,

상기 전방링크와 후방링크를 따라 전선이 배선된 것을 특징으로 한다.The wires are wired along the front link and the rear link.

또한, 상기 전방링크와 후방링크가 관체로 이루어지고,In addition, the front link and the rear link is made of a tubular body,

상기 전선이 상기 전방링크와 후방링크의 내부를 통해 배선된 것을 특징으로 한다.The wire is characterized in that the wiring through the inside of the front link and the rear link.

또한, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 스택배기가스유입관, 상기 스택배기가스배출관, 상기 버너배기가스유입관, 상기 버너배기가스배출관, 상기 수소가스유입관, 상기 수소가스배출관, 상기 제1저장수유입관 및 상기 제1저장수배출관은 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the stack exhaust gas inlet pipe, the stack exhaust gas discharge pipe, the burner exhaust gas inlet pipe, the burner exhaust gas discharge pipe connected to the stack module, the fuel converter module, the BOP module and the heat storage module. The hydrogen gas inlet pipe, the hydrogen gas discharge pipe, the first storage water inlet pipe and the first storage water discharge pipe are installed on the front surface of the stack module, the fuel converter module, the BOP module and the heat storage module. .

또한, 상기 스택모듈과 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 제2저장수유입관과 상기 제2저장수배출관은 상기 스택모듈과 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second storage water inlet pipe and the second storage water discharge pipe connected between the stack module and the heat storage module may be installed in front of the stack module and the heat storage module.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 연료전지 장치를 구성하는 개별 장치들이 모듈화되고, 각 모듈들이 BOP모듈을 중심으로 배치되어 각종 배관들의 배치구조가 단순해짐으로써 연료전지 장치의 제작 및 고장 수리시의 분해 조립 작업이 매우 용이해진다.According to the present invention as described above, the individual devices constituting the fuel cell device is modularized, each module is arranged around the BOP module to simplify the arrangement structure of the various pipes during the production and repair of the fuel cell device Disassembly and assembly work becomes very easy.

또한, 각 모듈들이 슬라이드레일을 매개로 장착되어 케이스의 전방으로 인출될 수 있게 됨으로써 협소한 공간에서도 각 모듈의 고장 수리를 위한 작업공간을 확보할 수 있게 된다.In addition, each module can be mounted through the slide rail to be drawn out to the front of the case to secure a work space for troubleshooting of each module even in a narrow space.

또한, 각 모듈의 후방에 배선링크장치가 구비되고 그 배선링크장치를 따라 전선이 배선됨으로써 모듈 이동시 모듈과 전선의 간섭이 방지되어 모듈의 이동이 원활히 이루어지고 전선이 보호된다.In addition, a wiring link device is provided at the rear of each module, and wires are wired along the wiring link device, thereby preventing interference between the module and the wires when the module moves, thereby smoothly moving the module and protecting the wires.

또한, 각 모듈을 연결하는 배관이 모듈의 전면에 설치되어 배관의 분해 조립이 용이하므로 장치의 제작 및 고장 수리시의 분해 조립 작업이 매우 용이하다.In addition, since the piping connecting each module is installed on the front of the module to facilitate the disassembly and assembly of the pipe, it is very easy to disassemble and assemble during the manufacturing and troubleshooting of the device.

또한, 배관의 길이가 최소화됨으로써 열손실이 감소되어 연료전지 장치의 에너지 효율이 향상된다.In addition, the heat loss is reduced by minimizing the length of the pipe, thereby improving the energy efficiency of the fuel cell device.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 장치의 모듈화 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 장치의 개별 모듈 설치 상태도,
도 3 내지 5는 고장 수리 시, 각 모듈의 수리 공간 확보 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 장치의 배선링크장치의 설치 상태도,
도 7은 상기 배선링크장치의 사용 상태도,
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 장치의 배관 설치 상태도,
도 9의 (a),(b),(c)는 상기 배관의 분해 및 모듈 인출 과정을 나타낸 도면이다.1 is a modular configuration diagram of a fuel cell device according to the present invention;
2 is an installation state diagram of an individual module of a fuel cell device according to the present invention;
3 to 5 is a state diagram to secure the repair space of each module at the time of troubleshooting,
6 is an installation state diagram of a wiring link device of a fuel cell device according to the present invention;
7 is a use state diagram of the wiring link device;
8 is a pipe installation state diagram of a fuel cell device according to the present invention;
9 (a), (b) and (c) are diagrams illustrating a process of disassembling the pipe and drawing out the module.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 장치는 스택모듈(10)과, 연료변환기모듈(20)과, BOP(Balance of Plant)모듈(30)과, 열저장모듈(40)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the fuel cell apparatus according to the present invention includes a stack module 10, a fuel converter module 20, a BOP (Balance of Plant) module 30, and a heat storage module 40. Include.

상기 스택모듈(10)은 연료전지 셀이 적층되어 구성되고 전력을 생산하는 스택(10A)과, 상기 스택(10A)에서 생산된 직류전류를 교류전류로 변환하는 전력변환기(10B)와, 상기 스택(10A)을 냉각시키는 초순수가 순환하는 초순수 열교환기(10C)를 포함한다.The stack module 10 includes a stack 10A configured by stacking fuel cell cells and generating power, a power converter 10B converting a DC current produced by the stack 10A into an alternating current, and the stack. The ultrapure water heat exchanger 10C which circulates the ultrapure water which cools 10A is included.

상기 연료변환기모듈(20)은 연료가스를 공급받아 수소가스로 변환하는 개질기(20A)와, 상기 개질기(20A)로 개질반응에 필요한 열을 공급하는 버너(20B)를 포함한다.The fuel converter module 20 includes a reformer 20A for receiving fuel gas and converting it into hydrogen gas, and a burner 20B for supplying heat for reforming reaction to the reformer 20A.

상기 BOP모듈(30)은 상기 스택(10A)의 배기가스로부터 열을 회수하는 제1열교환기(30A)와, 상기 버너(20B)의 배기가스로부터 열을 회수하는 제2열교환기(30B)와, 상기 개질기(20A)에서 배출되는 수소가스로부터 열을 회수하는 제3열교환기(30C)를 포함한다.The BOP module 30 includes a first heat exchanger 30A for recovering heat from the exhaust gas of the stack 10A, and a second heat exchanger 30B for recovering heat from the exhaust gas of the burner 20B. And a third heat exchanger 30C for recovering heat from the hydrogen gas discharged from the reformer 20A.

상기 열저장모듈(40)은 상기 스택모듈(10)의 초순수 열교환기(10C)와, 상기 제1열교환기(30A)와, 제2열교환기(30B)와, 제3열교환기(30C)로 저장수를 순환시켜 열을 회수, 저장하는 온수탱크(40A)를 포함한다. 즉, 상기 온수탱크(40A)는 축열 기능을 수행한다.The heat storage module 40 includes an ultrapure water heat exchanger (10C), the first heat exchanger (30A), the second heat exchanger (30B), and the third heat exchanger (30C) of the stack module (10). It includes a hot water tank (40A) for recovering and storing heat by circulating the storage water. That is, the hot water tank 40A performs a heat storage function.

상기 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20)과 BOP모듈(30)과 열저장모듈(40) 사이의 배관 연결은 다음과 같이 이루어진다.The pipe connection between the stack module 10, the fuel converter module 20, the BOP module 30, and the heat storage module 40 is performed as follows.

상기 스택(10A)의 냉각수 출구 즉, 초순수 출구와 상기 초순수 열교환기(10C)의 코어 입구 사이에는 초순수유입관(81)이 연결되고, 상기 초순수 열교환기(10C)의 코어 출구와 상기 스택(10A)의 초순수 입구에는 초순수배출관(82)이 연결된다.An ultrapure water inlet pipe 81 is connected between the cooling water outlet of the stack 10A, that is, the ultrapure water outlet and the core inlet of the ultrapure water heat exchanger 10C, and the core outlet of the ultrapure water heat exchanger 10C and the stack 10A. Ultrapure water inlet of the ultrapure water discharge pipe 82 is connected.

상기 스택(10A)의 배기가스 출구와 상기 제1열교환기(30A)의 코어 입구 사이에는 스택배기가스유입관(83)이 연결되고, 상기 제1열교환기(30A)의 코어 출구에는 스택배기가스배출관(84)이 연결된다.A stack exhaust gas inlet pipe 83 is connected between the exhaust gas outlet of the stack 10A and the core inlet of the first heat exchanger 30A, and the stack exhaust gas is connected to the core outlet of the first heat exchanger 30A. The discharge pipe 84 is connected.

상기 버너(20B)의 배기가스 출구와 상기 제2열교환기(30B)의 코어 입구 사이에는 버너배기가스유입관(85)이 연결되고, 상기 제2열교환기(30B)의 코어 출구에는 버너배기가스배출관(86)이 연결된다.A burner exhaust gas inlet pipe 85 is connected between the exhaust gas outlet of the burner 20B and the core inlet of the second heat exchanger 30B, and the burner exhaust gas is connected to the core outlet of the second heat exchanger 30B. The discharge pipe 86 is connected.

상기 스택배기가스배출관(84)에서 배출되는 스택배기가스는 정화장치를 통해 정화된 후 대기로 배출되거나 스택배기가스 재순환관로를 통해 상기 스택(10A)으로 공급되어 재사용된다. 또한, 상기 버너배기가스배출관(86)에서 배출되는 버너배기가스는 상기 정화장치를 통해 정화된 후 대기로 방출된다.The stack exhaust gas discharged from the stack exhaust gas discharge pipe 84 is purged through a purifier and then discharged into the atmosphere or supplied to the stack 10A through a stack exhaust gas recirculation pipe and reused. In addition, the burner exhaust gas discharged from the burner exhaust gas discharge pipe 86 is purged through the purifier and then discharged into the atmosphere.

상기 개질기(20A)의 수소가스 출구와 상기 제3열교환기(30C)의 코어 입구 사이에는 수소가스유입관(87)이 연결되고, 상기 제3열교환기(30C)의 코어 출구와 상기 스택(10A)의 수소가스 입구 사이에는 수소가스배출관(88)이 연결된다.A hydrogen gas inlet pipe 87 is connected between the hydrogen gas outlet of the reformer 20A and the core inlet of the third heat exchanger 30C, the core outlet of the third heat exchanger 30C and the stack 10A. The hydrogen gas discharge pipe 88 is connected between the hydrogen gas inlet.

한편, 상기 온수탱크(40A)와 제3열교환기(30C)의 하우징 입구 사이에 온수탱크(40A)로부터 제3열교환기(30C)로 저장수가 유입되는 제1저장수유입관(89)이 설치되고, 상기 제3열교환기(30C)의 하우징 출구와 제2열교환기(30B)의 하우징 입구가 제1연결관(90)으로 연결되며, 상기 제2열교환기(30B)의 하우징 출구와 제1열교환기(30A)의 하우징 입구가 제2연결관(91)으로 연결되고, 상기 제1열교환기(30A)의 하우징 출구와 상기 온수탱크(40A)가 제1저장수배출관(92)으로 연결된다.On the other hand, between the hot water tank 40A and the housing inlet of the third heat exchanger 30C, a first storage water inflow pipe 89 through which the storage water flows from the hot water tank 40A to the third heat exchanger 30C is installed. The housing outlet of the third heat exchanger (30C) and the housing inlet of the second heat exchanger (30B) are connected to the first connecting pipe (90), and the housing outlet of the second heat exchanger (30B) and the first heat exchange. The housing inlet of the machine 30A is connected to the second connecting pipe 91, and the housing outlet of the first heat exchanger 30A and the hot water tank 40A are connected to the first storage water discharge pipe 92.

또한, 상기 온수탱크(40A)와 상기 초순수 열교환기(10C)의 하우징 입구가 제2저장수유입관(93)으로 연결되고, 상기 초순수 열교환기(10C)의 하우징 출구와 상기 온수탱크(40A)가 제2저장수배출관(94)으로 연결된다.In addition, the housing inlet of the hot water tank 40A and the ultrapure water heat exchanger 10C is connected to the second storage water inlet pipe 93, and the housing outlet of the ultrapure water heat exchanger 10C and the hot water tank 40A are connected to each other. It is connected to the second storage water discharge pipe (94).

따라서, 상기 스택(10A)의 배기가스와 버너(20B)의 배기가스와 개질기(20A)의 수소가스가 각각 제1열교환기(30A)와 제2열교환기(30B)와 제3열교환기(30C)의 코어를 흐르게 되고, 상기 온수탱크(40A)의 저장수가 상기 제1저장수유입관(89)을 통해 상기 제3열교환기(30C)의 하우징으로 유입된 뒤, 상기 제1연결관(90)과 제2연결관(91)을 통해 상기 제2열교환기(30B)의 하우징과 제1열교환기(30A)의 하우징을 차례로 통과하고, 상기 제1저장수배출관(92)을 통해 상기 온수탱크(40A)로 복귀하게 되며, 이때 상기 저장수가 스택배기가스와 버너배기가스 및 개질기의 수소가스로부터 열을 흡수함으로써 상기 온수탱크(40A)의 축열이 이루어진다.Therefore, the exhaust gas of the stack 10A, the exhaust gas of the burner 20B, and the hydrogen gas of the reformer 20A are respectively the first heat exchanger 30A, the second heat exchanger 30B, and the third heat exchanger 30C. ) Flows through the core, and the storage water of the hot water tank 40A flows into the housing of the third heat exchanger 30C through the first storage water inflow pipe 89, and then the first connection pipe 90. And second housing tube 91 through the housing of the second heat exchanger (30B) and the housing of the first heat exchanger (30A) in turn, and through the first storage water discharge pipe (92) the hot water tank ( 40A), wherein the storage water absorbs heat from the stack exhaust gas, the burner exhaust gas, and the hydrogen gas of the reformer, thereby regenerating the hot water tank 40A.

또한, 상기 스택(10A)의 초순수가 상기 초순수 열교환기(10C)의 코어를 흐르고, 상기 온수탱크(40A)의 저장수가 상기 제2저장수유입관(93)을 통해 상기 초순수 열교환기(10C)의 하우징으로 유입된 뒤, 초순수와 열교환하고, 상기 제2저장수배출관(94)을 통해 상기 온수탱크(40A)로 복귀한다. 따라서, 상기 온수탱크(40A)의 저장수는 상기 초순수로부터 열을 흡수함으로써 축열이 이루어진다.In addition, the ultrapure water of the stack 10A flows through the core of the ultrapure water heat exchanger 10C, and the storage water of the hot water tank 40A is supplied to the ultrapure water heat exchanger 10C through the second storage water inlet pipe 93. After flowing into the housing, it is heat-exchanged with the ultrapure water and returns to the hot water tank 40A through the second storage water discharge pipe 94. Therefore, the storage water of the hot water tank 40A is regenerated by absorbing heat from the ultrapure water.

상기와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 장치는 상기 BOP모듈(30)이 중심이 되어 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20) 및 열저장모듈(40)의 유체(배기가스, 수소가스, 물) 유동이 이루어진다.As described above, the fuel cell device according to the present invention is the BOP module 30 is the center of the fluid of the stack module 10, the fuel converter module 20 and the heat storage module 40 (exhaust gas, hydrogen gas, Water flow.

따라서, 각종 보조 장치(상기 각 가스나 물의 공급, 배출, 순환을 원활하게 하기 위한 블로어, 펌프 등의 연료전지 장치내 액츄에이터들) 및 상기 배관들이 상기 BOP모듈(30)에 집중되는 방식으로 설치될 수 있다. 즉, 연료전지 장치의 케이스내 여러 위치에 산재했던 배관이 하나의 모듈(즉, 상기 BOP모듈)로 집중될 수 있게 된다.Accordingly, various auxiliary devices (actuators in a fuel cell device such as a blower and a pump for smoothly supplying, discharging, and circulating the gas or water) and pipes may be installed in a manner that is concentrated in the BOP module 30. Can be. That is, the pipes scattered at various positions in the case of the fuel cell device can be concentrated in one module (ie, the BOP module).

따라서, 상기와 같이 연료전지내 각 개별 장치들을 모듈화할 수 있다.Thus, the individual devices in the fuel cell can be modularized as described above.

또한, 상기와 같이 BOP모듈(30)을 중심으로 주변에 타 모듈이 배치됨으로써 유체의 이동경로가 짧아지게 됨으로써 배관을 통한 열손실이 감소되고 펌프의 부하가 감소함으로써 연료전지 장치의 에너지 효율 향상에 도움이 된다.In addition, as other modules are disposed around the BOP module 30 as described above, the movement path of the fluid is shortened, thereby reducing heat loss through the pipe and reducing the load of the pump, thereby improving energy efficiency of the fuel cell device. It helps.

한편, 상기와 같이 모듈화된 각 모듈들은 도 2에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.Meanwhile, each module modularized as described above may be arranged as shown in FIG. 2.

도 2에 도시된 바와 같이, 연료전지 장치의 케이스(1) 내부에서 일측 공간에는 상기 스택모듈(10)이 배치되고, 타측 공간의 상부(또는 하부)에는 연료변환기모듈(20)이 배치되며, 상기 타측 공간의 하부(또는 상부)에는 BOP모듈(30)이 배치된다.(도면에서는 상기 연료변환기모듈(20)이 상부에 배치되고, 상기 BOP모듈(30)이 하부에 배치된 상태를 예시하였으나, 상기 연료변환기모듈(20)과 상기 BOP모듈(30)은 상호 수직관계로 배치되면 되고, 그 상하 위치는 바뀔 수 있다.)As shown in FIG. 2, the stack module 10 is disposed in one space in the case 1 of the fuel cell device, and the fuel converter module 20 is disposed in the upper portion (or lower portion) of the other space. The BOP module 30 is disposed in the lower portion (or upper portion) of the other space. (In the drawing, the fuel converter module 20 is disposed above and the BOP module 30 is disposed below. The fuel converter module 20 and the BOP module 30 may be disposed in a vertical relationship with each other, and their vertical positions may be changed.)

상기 열저장모듈(40)은 상기 케이스(1)의 외측에 별도로 설치되며, 상기 케이스(1)의 측부에 배치되거나 하부에 배치될 수 있다.The heat storage module 40 may be separately installed on the outer side of the case 1, and may be disposed on the side of the case 1 or disposed below.

즉, 상기 열저장모듈(40)의 케이스는 상기 케이스(1)의 측부에 배치되거나, 상기 열저장모듈(40)의 케이스 상부에 상기 케이스(1)가 설치될 수 있다.That is, the case of the heat storage module 40 may be disposed on the side of the case 1 or the case 1 may be installed on the case of the heat storage module 40.

한편, 상기 케이스(1)는 케이스(1)를 구성하는 판재를 장착하고, 케이스(1)의 강성을 유지하며, 상기 각 모듈(10,20,30)들의 설치면을 제공하기 위해 프레임이 구비된다.(프레임 도시 생략)On the other hand, the case 1 is provided with a frame to mount the plate constituting the case 1, to maintain the rigidity of the case 1, to provide an installation surface of each of the modules (10, 20, 30) (Frame not shown)

그리고, 상기 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20) 및 BOP모듈(30)은 슬라이드레일(11,21,31)을 매개로 상기 프레임에 장착된다.The stack module 10, the fuel converter module 20, and the BOP module 30 are mounted to the frame via slide rails 11, 21, and 31.

상기 슬라이드레일(11,21,31)은 가이드레일과, 가이드레일에 삽입된 상태에서 가이드레일에 안내되어 직선 이동되는 슬라이더로 이루어진 것으로 상기 프레임측에 가이드레일이 장착되고, 상기 각 모듈측에 슬라이더가 장착된다.The slide rails (11, 21, 31) is composed of a guide rail and a slider which is guided to the guide rail in a state of being inserted into the guide rail to move linearly, the guide rail is mounted on the frame side, the slider on each module side Is fitted.

따라서, 상기 슬라이드레일(11,21,31)을 매개로 상기 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20) 및 BOP모듈(30)은 상기 케이스(1)의 전방으로 인출되거나 케이스(1)의 내부로 수납될 수 있다.Accordingly, the stack module 10, the fuel converter module 20, and the BOP module 30 may be drawn out of the case 1 through the slide rails 11, 21, and 31, or may be removed from the case 1. It can be stored inside.

따라서, 상기 모듈들은 보통의 상태에서는 상기 케이스(1)의 내부에 수납된 상태에서 상호 배관으로 연결되어 연료전지 장치로서 운전되고, 고장시에는 배관을 분리하고 고장 모듈을 전방으로 인출한 뒤 수리하는 방식으로 사용된다.Therefore, in the normal state, the modules are connected to each other in a state of being housed inside the case 1 and are operated as a fuel cell device.In case of a failure, the modules are separated and the fault module is pulled forward and repaired. Used in a way.

도 3 내지 도 5에 그 사용예가 도시되어 있다.An example of its use is shown in FIGS.

도 3은 연료변환기모듈(20)이 고장난 경우로서, 고장난 연료변환기모듈(20)을 전방으로 잡아당겨 케이스(1) 밖으로 인출함으로써 연료변환기모듈(20)의 전면 뿐만 아니라 상,하부와 좌측부에 작업공간(S)을 확보하고 수리작업을 실시할 수 있다.3 is a case in which the fuel converter module 20 is broken, and pulls the failed fuel converter module 20 forward and pulls it out of the case 1 to work on the front, lower, and left sides as well as the front of the fuel converter module 20. The space S can be secured and repaired.

도 4는 상기 BOP모듈(30)이 고장난 경우로서, 고장난 BOP모듈(30)을 전방으로 잡아당겨 케이스(1) 밖으로 인출하고, BOP모듈(30)의 전면과 좌측 및 상부에 작업공간(S)을 확보하고, 이를 통해 수리작업을 실시할 수 있다.4 is a case where the BOP module 30 is broken, pulls out the broken BOP module 30 to the outside of the case 1, and the workspace S on the front, left and top of the BOP module 30. To ensure that the repair work can be carried out.

이때 상기 케이스(1)가 보일러실과 같은 설치 공간의 벽면에 소정 높이로 설치되거나, 또는 상기 열저장모듈(40)의 케이스 상부에 설치된 경우에는 BOP모듈(30)의 하부에도 작업공간이 확보되므로 이를 통해서도 수리작업을 실시할 수 있다.At this time, if the case (1) is installed at a predetermined height on the wall surface of the installation space, such as a boiler room, or when installed in the upper case of the heat storage module 40, the work space is also secured in the lower portion of the BOP module (30) Repair work can also be carried out.

도 5는 스택모듈(10)이 고장난 경우로서, 마찬가지로 스택모듈(10)을 케이스(1)로부터 인출하여 스택모듈(10)의 상부와 우측부에 확보된 작업공간(S)을 통해 수리작업을 실시할 수 있다.5 is a case in which the stack module 10 is broken, the stack module 10 is similarly withdrawn from the case 1 to perform repair work through the work space S secured in the upper and right portions of the stack module 10. It can be carried out.

이 경우에도 케이스(1)가 연료전지 장치 설치 공간의 벽면에 소정 높이로 설치되거나, 또는 상기 열저장모듈(40)의 케이스 상부에 설치된 경우에는 스택모듈(10)의 하부에도 작업공간이 확보된다.Even in this case, when the case 1 is installed at a predetermined height on the wall surface of the fuel cell device installation space or when the case 1 is installed above the case of the heat storage module 40, the work space is secured even under the stack module 10. .

상기와 같이, 고장 모듈을 케이스(1)의 전방으로 인출할 수 있게 됨으로써 해당 모듈의 전방 뿐만 아니라 추가로 확보된 상,하부 및 측부의 작업공간을 활용하여 수리작업을 한층 용이하게 실시할 수 있게 된다.As described above, the failure module can be withdrawn to the front of the case (1), so that the repair work can be performed more easily by utilizing not only the front of the module but also additionally secured upper, lower and side work spaces. do.

한편, 상기 모듈들의 후방에는 각 모듈에 연결된 전선(60)들이 존재하는데, 상기 모듈들의 전,후방 이동시 전선(60)들이 서로 간섭되지 않도록 하여 모듈들의 이동이 원활히 이루어지도록 하고, 또한 전선(60)들을 보호하기 위하여 각 모듈의 후방에는 배선링크장치(50)가 설치된다.On the other hand, there are wires 60 connected to each module at the rear of the modules, so that the wires 60 do not interfere with each other during the front and rear movement of the modules to facilitate the movement of the modules, and also the wire 60 In order to protect them, a wiring link device 50 is installed at the rear of each module.

상기 배선링크장치(50)는 모듈(30;BOP모듈을 예로 들어 도시하였다.)의 후면에 연결되는 전방링크(51)와 상기 케이스(1)의 후방 벽면에 연결되는 후방링크(52)를 포함하여 이루어진다.The wiring link device 50 includes a front link 51 connected to the rear of the module 30 (shown as a BOP module) and a rear link 52 connected to the rear wall of the case 1. It is done by

상기 전방링크(51)와 후방링크(52)는 상호 힌지 연결되고, 상기 전방링크(51)의 전방단부와 상기 후방링크(52)의 후방단부는 각각 모듈(30)의 후면과 케이스(1)의 후방 벽면에 힌지 연결된다.The front link 51 and the rear link 52 are hinged to each other, the front end of the front link 51 and the rear end of the rear link 52, respectively, the rear of the module 30 and the case (1) The hinge is connected to the rear wall of the.

상기와 같은 설치상태에서 모듈(30)에 연결된 전선(60)은 상기 전방링크(51)와 후방링크(52)에 클립, 밴드 등을 매개로 고정될 수 있다.In the installation state as described above, the wire 60 connected to the module 30 may be fixed to the front link 51 and the rear link 52 by a clip, a band, or the like.

또한, 상기 전방링크(51)와 후방링크(52)가 내부가 빈 관체로 형성되고, 상기 전선(60)은 전방링크(51)와 후방링크(52)의 내부를 통해 배선될 수 있다.In addition, the front link 51 and the rear link 52 is formed of a hollow body, the wire 60 may be wired through the interior of the front link 51 and the rear link 52.

상기 전선(60)의 후단은 케이스(1)의 후방벽면에 형성된 구멍을 통해 케이스(1) 외부로 연장된다.The rear end of the wire 60 extends outside the case 1 through a hole formed in the rear wall surface of the case 1.

따라서, 평소에는 도 6과 같이 전방링크(51)와 후방링크(52)가 모듈(30)의 뒤쪽 공간에 접힌 상태로 있게 되고, 모듈(30)을 케이스(1) 외측으로 인출(가이드레일(31b)로부터 슬라이더(31a)가 인출된다.)할 때는 도 7과 같이 펼쳐지게 되며, 그와 같은 작동상태에서 전선(60)은 전방링크(51) 및 후방링크(52)에 안정적으로 배선된 상태를 유지하게 된다.Therefore, as shown in FIG. 6, the front link 51 and the rear link 52 are folded in the rear space of the module 30, and the module 30 is pulled out of the case 1 (guide rails). 31b), the slider 31a is pulled out.) As shown in FIG. 7, the wire 60 is stably wired to the front link 51 and the rear link 52 in such an operating state. Will be maintained.

따라서, 모듈(30)에 이상이 발생하여 해당 모듈(30)을 케이스 전방으로 인출하여 점검 및 수리하거나, 수리가 끝난 후 다시 케이스(1)의 내부로 밀어 집어 넣을때 모듈(30)과 전선(60)의 간섭이 발생하지 않으므로 모듈(30)의 전,후진 이동이 원활히 이루어지고, 전선(60)의 손상을 방지할 수 있게 된다.Therefore, when an error occurs in the module 30, the module 30 is pulled out to the front of the case for inspection and repair, or after the repair is completed, the module 30 and the wire ( Since the interference of the 60 does not occur, the forward and backward movement of the module 30 is smoothly made, and the damage of the wire 60 can be prevented.

한편, 상기와 같이 배치되는 각 모듈을 연결하는 상기 배관(81~94 ; 90,91 제외)들은 상기 모듈들(스택모듈(10), 연료변환기모듈(20), BOP모듈(30) 및 열저장모듈(40))의 전면에 배치된다.On the other hand, the piping (81 ~ 94; except 90, 91) connecting each module arranged as described above the modules (stack module 10, fuel converter module 20, BOP module 30 and heat storage) Module 40).

도 8에서 상기 스택모듈(10)과 BOP모듈(30)간의 배관 구조를 예시하였다.8 illustrates a pipe structure between the stack module 10 and the BOP module 30.

도시된 바와 같이, 스택모듈(10)과 BOP모듈(30)의 전면 중 상호 인접한 측부에 유체의 출입구들이 형성되고, 상기 출입구들이 배관 피팅부재(70)들로 연결된다.As shown, the inlet and the outlet of the fluid is formed on the adjacent side of the front surface of the stack module 10 and the BOP module 30, the outlets are connected to the pipe fitting member (70).

상기 양측 모듈(10,30)의 입출구에는 L형 피팅부재(71,72)가 연결되고, 양측 L형 피팅부재(71,72)의 사이에 직선형 피팅부재(73)가 연결된다.(상기 피팅부재(71,72,73)들은 시중에 판매되고 있는 배관 연결부품으로서 구조에 관한 상세 설명은 생략한다.) 상기 모듈간 거리에 따라서, 피팅부재들의 사이에 설치되는 배관 즉, 파이프의 길이가 적절히 조절될 수 있다.L-shaped fitting members 71 and 72 are connected to the inlets and outlets of the modules 10 and 30, and a linear fitting member 73 is connected between the L-type fitting members 71 and 72. The members 71, 72, and 73 are commercially available piping connection parts, and detailed descriptions thereof are omitted.) According to the distance between the modules, the length of the pipes, that is, the pipes installed between the fitting members, is appropriate. Can be adjusted.

상기와 같이, 모듈간(스택모듈(10)과 BOP모듈(30)의 사이, 연료변환기모듈(20)과 BOP모듈(30)의 사이)의 배관이 모듈의 전면에서 최단 길이로 설치됨으로써 배관구조가 단순해지고, 배관을 통한 열손실이 감소되어 연료전지 장치의 에너지 효율이 향상된다.As described above, the piping between the modules (between the stack module 10 and the BOP module 30, between the fuel converter module 20 and the BOP module 30) is installed in the shortest length from the front of the module, the piping structure Is simplified and the heat loss through the pipe is reduced, thereby improving the energy efficiency of the fuel cell device.

한편, 상기와 같은 배관상태에서 고장 모듈이 발생하여 수리가 필요할 때는 도 9에 도시된 바와 같이, 양측 L형 피팅부재(71,72)와 그 사이의 직선형 피팅부재(73)를 분리하고, 양측 L형 피팅부재(71,72)를 각각의 모듈측 방향으로 회동시켜 모듈 외측으로 돌출되지 않도록 정리한 뒤, 고장이 발생한 모듈을 케이스 전방으로 인출하여 고장을 수리한다.On the other hand, when a failure module is generated in the above pipe condition and repair is required, as shown in FIG. 9, both L-type fitting members 71 and 72 and the linear fitting member 73 therebetween are separated, and both sides are separated. The L-shaped fitting members 71 and 72 are rotated in the direction of the respective modules so as to be arranged so as not to protrude out of the module, and then the module in which the failure occurs is brought out to the front of the case to repair the failure.

수리 후에는 해당 모듈을 케이스(1)의 내부로 밀어 넣고 상기와 같이 피팅부재(71,72,73)들을 다시 연결한다.After repair, push the module into the inside of the case (1) and reconnect the fitting members (71, 72, 73) as described above.

상기와 같이 배관이 모듈의 전면에 배치됨으로써 모듈화된 연료전지 장치의 각 모듈의 고장 수리시 배관을 용이하게 분해, 조립할 수 있게 됨으로써 고장 수리 작업을 한층 용이하고 신속하게 실시할 수 있다.As described above, since the pipes are disposed at the front of the module, the pipes can be easily disassembled and assembled during the troubleshooting of each module of the modular fuel cell device, thereby making it easier and faster to perform the troubleshooting.

1 : 케이스 10 : 스택모듈
20 : 연료변환기모듈 30 : BOP모듈
40 : 열저장모듈 50 : 배선링크장치
51 : 전방링크 52 : 후방링크
60 : 전선 70 : 피팅부재
71,72 : L형 피팅부재 73 : 직선형 피팅부재
81 : 초순수유입관 82 : 초순수배출관
83 : 스택배기가스유입관 84 : 스택배기가스배출관
85 : 버너배기가스유입관 86 : 버너배기가스배출관
87 : 수소가스유입관 88 : 수소가스배출관
89 : 제1저장수유입관 90 : 제1연결관
91 : 제2연결관 92 : 제1저장수배출관
93 : 제1저장수유입관 94 : 제2저장수배출관1: case 10: stack module
20: fuel converter module 30: BOP module
40: heat storage module 50: wiring link device
51: front link 52: rear link
60: wire 70: fitting member
71,72: L type fitting member 73: Straight type fitting member
81: ultrapure water inlet pipe 82: ultrapure water discharge pipe
83: stack exhaust gas inlet pipe 84: stack exhaust gas discharge pipe
85: burner exhaust gas inlet pipe 86: burner exhaust gas discharge pipe
87: hydrogen gas inlet pipe 88: hydrogen gas discharge pipe
89: first storage water inlet pipe 90: first connector
91: second connector 92: first storage water discharge pipe
93: first storage water inlet pipe 94: second storage water discharge pipe

Claims (10)

온수탱크를 포함하는 열저장모듈,
전력을 생산하는 스택과, 상기 스택에서 생산된 직류전류를 교류전류로 변환하는 전력변환기를 포함하는 스택모듈,
연료가스를 수소가스로 변환하는 개질기와, 상기 개질기에 반응열을 공급하는 버너를 포함하는 연료변환기모듈 및
상기 스택의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제1열교환기와, 상기 버너의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제2열교환기와, 상기 개질기에서 생성된 수소가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제3열교환기를 포함하는 BOP모듈
을 포함하는 연료전지 장치.A heat storage module including a hot water tank,
A stack module including a stack for generating power and a power converter for converting the DC current produced in the stack into an alternating current;
A fuel converter module including a reformer for converting fuel gas into hydrogen gas, and a burner for supplying reaction heat to the reformer;
A first heat exchanger in which the exhaust gas of the stack and the storage water of the hot water tank are heat-exchanged, a second heat exchanger in which the exhaust gas of the burner and the storage water of the hot water tank are heat-exchanged, and the hydrogen gas generated in the reformer and the hot water tank BOP module including a third heat exchanger in which the storage water is heat-exchanged
Fuel cell device comprising a. 청구항 1에 있어서,
상기 제1열교환기의 코어 입구와 출구에 스택배기가스유입관과 스택배기가스배출관이 연결되고,
상기 제2열교환기의 코어 입구와 출구에 버너배기가스유입관과 버너배기가스배출관이 연결되며,
상기 제3열교환기의 코어 입구와 출구에 수소가스유입관과 수소가스배출관이 연결되고,
상기 온수탱크와 상기 제3열교환기의 하우징이 제1저장수유입관으로 연결되고, 상기 제3열교환기의 하우징과 상기 제2열교환기의 하우징이 제1연결관으로 연결되며, 상기 제2열교환기의 하우징과 상기 제1열교환기의 하우징이 제2연결관으로 연결되고, 상기 제1열교환기의 하우징과 상기 온수탱크가 제1저장수배출관으로 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method according to claim 1,
The stack exhaust gas inlet pipe and the stack exhaust gas discharge pipe are connected to the core inlet and the outlet of the first heat exchanger,
A burner exhaust gas inlet pipe and a burner exhaust gas discharge pipe are connected to the core inlet and outlet of the second heat exchanger.
The hydrogen gas inlet pipe and the hydrogen gas discharge pipe are connected to the core inlet and outlet of the third heat exchanger,
The hot water tank and the housing of the third heat exchanger are connected to the first storage water inlet pipe, the housing of the third heat exchanger and the housing of the second heat exchanger are connected to the first connection pipe, and the second heat exchanger And a housing of the first heat exchanger and a housing of the first heat exchanger are connected to each other, and the housing of the first heat exchanger and the hot water tank are connected to the first storage water discharge pipe. 청구항 1에 있어서,
상기 스택모듈에 상기 스택을 냉각시키는 초순수 열교환기가 설치되고,
상기 초순수 열교환기의 코어 입구와 출구에 초순수유입관과 초순수배출관이 연결되고,
상기 초순수 열교환기의 하우징 입구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수유입관이 연결되며,
상기 초순수 열교환기의 하우징 출구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수배출관이 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method according to claim 1,
An ultrapure water heat exchanger for cooling the stack is installed in the stack module.
The ultra pure water inlet pipe and the ultra pure water discharge pipe are connected to the core inlet and the outlet of the ultra pure water heat exchanger,
A second storage water inlet pipe is connected between the housing inlet of the ultrapure water heat exchanger and the hot water tank,
And a second storage water discharge pipe is connected between the housing outlet of the ultrapure water heat exchanger and the hot water tank. 청구항 1에 있어서,
상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 하나의 케이스 내에 설치되고,
상기 케이스 내의 일측 공간에 상기 스택모듈이 배치되며,
상기 케이스 내의 타측 공간의 상부 또는 하부에는 상기 연료변환기모듈이 배치되고,
상기 BOP모듈은 상기 연료변환기모듈과 수직하게 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method according to claim 1,
The stack module, the fuel converter module and the BOP module are installed in one case,
The stack module is disposed in one space in the case,
The fuel converter module is disposed above or below the other space in the case,
And the BOP module is disposed perpendicular to the fuel converter module. 청구항 4에 있어서,
상기 케이스는 상기 열저장모듈의 케이스 상부에 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method of claim 4,
The case is a fuel cell device, characterized in that installed on the upper case of the heat storage module. 청구항 4에 있어서,
상기 케이스의 프레임에 슬라이드레일을 매개로 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 장착되어, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 상기 케이스의 전방으로 인출될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method of claim 4,
The stack module, the fuel converter module and the BOP module are mounted to a frame of the case via a slide rail so that the stack module, the fuel converter module and the BOP module can be drawn out in front of the case. A fuel cell device characterized by the above-mentioned. 청구항 6에 있어서,
상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 각각 상호 힌지 연결된 전방링크와 후방링크를 매개로 상기 케이스의 후방 벽면에 연결되고,
상기 전방링크와 후방링크를 따라 전선이 배선된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method of claim 6,
The stack module, the fuel converter module and the BOP module are connected to the rear wall of the case via a front link and a rear link which are hinged to each other,
The fuel cell device, characterized in that the wire is wired along the front link and the rear link. 청구항 7에 있어서,
상기 전방링크와 후방링크가 관체로 이루어지고,
상기 전선이 상기 전방링크와 후방링크의 내부를 통해 배선된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method of claim 7,
The front link and the rear link is made of a tubular body,
And the electric wire is wired through the inside of the front link and the rear link. 청구항 2에 있어서,
상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 스택배기가스유입관, 상기 스택배기가스배출관, 상기 버너배기가스유입관, 상기 버너배기가스배출관, 상기 수소가스유입관, 상기 수소가스배출관, 상기 제1저장수유입관 및 상기 제1저장수배출관은 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.The method according to claim 2,
The stack exhaust gas inlet pipe, the stack exhaust gas discharge pipe, the burner exhaust gas inlet pipe, the burner exhaust gas discharge pipe, and the hydrogen gas connected between the stack module, the fuel converter module, the BOP module, and the heat storage module. An inlet pipe, the hydrogen gas discharge pipe, the first storage water inlet pipe and the first storage water discharge pipe are installed in front of the stack module, the fuel converter module, the BOP module and the heat storage module. Device. 청구항 3에 있어서,
상기 스택모듈과 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 제2저장수유입관과 상기 제2저장수배출관은 상기 스택모듈과 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
The method according to claim 3,
The second storage water inlet pipe and the second storage water discharge pipe connected between the stack module and the heat storage module are installed in front of the stack module and the heat storage module.
KR1020110045366A 2010-12-22 2011-05-13 fuel cell system KR101268846B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100132582 2010-12-22
KR20100132582 2010-12-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120071288A true KR20120071288A (en) 2012-07-02
KR101268846B1 KR101268846B1 (en) 2013-05-29

Family

ID=46706366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110045366A KR101268846B1 (en) 2010-12-22 2011-05-13 fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101268846B1 (en)

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500548B1 (en) * 2012-07-12 2015-03-09 주식회사 엘지화학 Secondary battery rack housing for enhencing efficient use of space, power storage unit comprising the same, array of rack housing comprising the same and power storage system comprising the same
KR20190018927A (en) 2017-08-16 2019-02-26 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20190020489A (en) 2017-08-21 2019-03-04 엘지전자 주식회사 Fuel cell device associated with air condition system
KR20190032999A (en) * 2017-09-20 2019-03-28 에스퓨얼셀(주) Renewable energy hybrid power generation system, and power generation method therefor
WO2020040350A1 (en) * 2018-08-22 2020-02-27 에스퓨얼셀 주식회사 New renewable energy hybrid power-generation system and power-generation method therefor
KR102244133B1 (en) * 2019-11-29 2021-04-23 주식회사 미코파워 Connection type fuel cell system
KR20210085524A (en) 2019-12-30 2021-07-08 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20210086262A (en) 2019-12-31 2021-07-08 엘지전자 주식회사 Method for operating fuel cells
KR20210087686A (en) 2020-01-03 2021-07-13 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and operating method thereof
KR20210088362A (en) 2020-01-06 2021-07-14 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and operating method thereof
CN113782767A (en) * 2021-08-24 2021-12-10 武汉理工大学 Reforming hydrogen-oxygen production fuel cell ship waste heat comprehensive utilization system
KR20220100347A (en) 2021-01-08 2022-07-15 엘지전자 주식회사 Desulfurizer and fuel cell comprising it
KR20230023355A (en) 2021-08-10 2023-02-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230023356A (en) 2021-08-10 2023-02-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and method thereof
KR20230023358A (en) 2021-08-10 2023-02-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230024708A (en) 2021-08-12 2023-02-21 엘지전자 주식회사 Gas-liquid separator and fuel cell system therewith
KR20230024707A (en) 2021-08-12 2023-02-21 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230025564A (en) 2021-08-12 2023-02-22 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230032693A (en) 2021-08-31 2023-03-07 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and method thereof
KR20230032692A (en) 2021-08-31 2023-03-07 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230037182A (en) 2021-09-09 2023-03-16 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230037180A (en) 2021-09-09 2023-03-16 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230037969A (en) 2021-09-10 2023-03-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
EP4181248A1 (en) 2021-11-12 2023-05-17 LG Electronics, Inc. Fuel cell apparatus and method for controlling the same
KR20230069648A (en) 2021-11-12 2023-05-19 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
EP4191719A2 (en) 2021-12-01 2023-06-07 LG Electronics Inc. Fuel cell apparatus
KR20230089433A (en) 2021-12-13 2023-06-20 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230090026A (en) 2021-12-14 2023-06-21 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230120802A (en) 2022-02-10 2023-08-17 엘지전자 주식회사 Fuel Cell Appratus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102624449B1 (en) * 2021-11-25 2024-01-12 (주)원익머트리얼즈 Ammonia-based solid oxide fuel cell (SOFC) system with heating element, and operating method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008235109A (en) 2007-03-22 2008-10-02 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP5342766B2 (en) * 2007-06-27 2013-11-13 京セラ株式会社 Fuel cell device

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500548B1 (en) * 2012-07-12 2015-03-09 주식회사 엘지화학 Secondary battery rack housing for enhencing efficient use of space, power storage unit comprising the same, array of rack housing comprising the same and power storage system comprising the same
KR20190018927A (en) 2017-08-16 2019-02-26 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20190020489A (en) 2017-08-21 2019-03-04 엘지전자 주식회사 Fuel cell device associated with air condition system
KR20190032999A (en) * 2017-09-20 2019-03-28 에스퓨얼셀(주) Renewable energy hybrid power generation system, and power generation method therefor
WO2020040350A1 (en) * 2018-08-22 2020-02-27 에스퓨얼셀 주식회사 New renewable energy hybrid power-generation system and power-generation method therefor
KR20200022082A (en) * 2018-08-22 2020-03-03 에스퓨얼셀(주) Renewable energy hybrid power generation system, and power generation method therefor
KR102244133B1 (en) * 2019-11-29 2021-04-23 주식회사 미코파워 Connection type fuel cell system
WO2021107630A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-03 주식회사 미코파워 Connected fuel cell system
CN114747060B (en) * 2019-11-29 2023-02-28 美科电力有限公司 Connected fuel cell system
CN114747060A (en) * 2019-11-29 2022-07-12 美科电力有限公司 Connected fuel cell system
KR20210085524A (en) 2019-12-30 2021-07-08 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20210086262A (en) 2019-12-31 2021-07-08 엘지전자 주식회사 Method for operating fuel cells
KR20210087686A (en) 2020-01-03 2021-07-13 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and operating method thereof
KR20210088362A (en) 2020-01-06 2021-07-14 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and operating method thereof
KR20220100347A (en) 2021-01-08 2022-07-15 엘지전자 주식회사 Desulfurizer and fuel cell comprising it
KR20230023356A (en) 2021-08-10 2023-02-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and method thereof
KR20230023355A (en) 2021-08-10 2023-02-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230023358A (en) 2021-08-10 2023-02-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230024708A (en) 2021-08-12 2023-02-21 엘지전자 주식회사 Gas-liquid separator and fuel cell system therewith
KR20230024707A (en) 2021-08-12 2023-02-21 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230025564A (en) 2021-08-12 2023-02-22 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
CN113782767A (en) * 2021-08-24 2021-12-10 武汉理工大学 Reforming hydrogen-oxygen production fuel cell ship waste heat comprehensive utilization system
KR20230032693A (en) 2021-08-31 2023-03-07 엘지전자 주식회사 Fuel cell system and method thereof
KR20230032692A (en) 2021-08-31 2023-03-07 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230037182A (en) 2021-09-09 2023-03-16 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230037180A (en) 2021-09-09 2023-03-16 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230037969A (en) 2021-09-10 2023-03-17 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
EP4181248A1 (en) 2021-11-12 2023-05-17 LG Electronics, Inc. Fuel cell apparatus and method for controlling the same
KR20230069648A (en) 2021-11-12 2023-05-19 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230069649A (en) 2021-11-12 2023-05-19 엘지전자 주식회사 Fuel cell apparatus and method thereof
EP4191719A2 (en) 2021-12-01 2023-06-07 LG Electronics Inc. Fuel cell apparatus
KR20230082228A (en) 2021-12-01 2023-06-08 엘지전자 주식회사 Fuel cell apparatus
KR20230089433A (en) 2021-12-13 2023-06-20 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230090026A (en) 2021-12-14 2023-06-21 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
KR20230120802A (en) 2022-02-10 2023-08-17 엘지전자 주식회사 Fuel Cell Appratus

Also Published As

Publication number Publication date
KR101268846B1 (en) 2013-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101268846B1 (en) fuel cell system
CN110447138B (en) Large-scale flow battery system
US20060188763A1 (en) Fuel cell system comprising modular design features
JP5063814B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND FUEL CELL SYSTEM MAINTENANCE METHOD
KR20170037834A (en) Fuel cell module including heat exchanger and method of operating such module
JP5294778B2 (en) Fuel cell module and fuel cell device
US20240047725A1 (en) Fuel cell module assembly and systems using same
KR20110062042A (en) Fuel cell system
WO2008049204A1 (en) Frame system and electrochemical cell system having the frame system
KR100778480B1 (en) Heat storaging apparatus of fuel cell system
KR101598594B1 (en) Fuel cell device and Stack power module
JP5969406B2 (en) Fuel cell device
CN106898806A (en) The method of fuel cell module and this module of operation
JP5743097B2 (en) Solid oxide fuel cell and method for cooling solid oxide fuel cell when stopped
JP2015117932A (en) Cogeneration system
WO2024075214A1 (en) Stationary fuel cell system
WO2023233494A1 (en) Methane generation system
CN202434643U (en) Stack structure with fast hot plugging function
CN114709448B (en) Air-cooled fuel cell system, integrated frame thereof and integrated installation method
US20220173423A1 (en) Fuel cell module and manufacturing method thereof
CN213426021U (en) DC/DC converter system
CN216928657U (en) Pluggable fuel cell pack
WO2024075216A1 (en) Stationary fuel cell system and power generation plant
KR102244133B1 (en) Connection type fuel cell system
JP5287292B2 (en) Fuel cell inspection device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160518

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170504

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180521

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190522

Year of fee payment: 7