KR20130061113A - 가스 블로어 및 가스 블로어를 포함하는 연료전지 시스템 - Google Patents

가스 블로어 및 가스 블로어를 포함하는 연료전지 시스템 Download PDF

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KR20130061113A
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KR1020120137773A
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페터 호르스트만
볼프강 프리데
우베 림벡
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 샤프트(7)에 의해 구동될 수 있는 적어도 하나의 이송 부재를 포함하는, 특히 연료전지 시스템(2)을 위한 가스 블로어(1)에 관한 것으로, 상기 샤프트(7)는 상기 가스 블로어(1)의 구동 유닛(4) 내에서 슬라이딩 베어링에 의해 지지되고, 상기 슬라이딩 베어링은 윤활제로서 물을 포함하는 유체 역학 슬라이딩 베어링이다. 상기 가스 블로어(1)는 간단하고 저렴하게 제조될 수 있고 또한 장시간 안정적이다. 또한, 본 발명은 연료전지 시스템(2) 및 연료전지 시스템(2)의 작동 방법에 관한 것이다.

Description

가스 블로어 및 가스 블로어를 포함하는 연료전지 시스템{GAS BLOWER AND FUEL CELL SYSTEM HAVING GAS BLOWER}
본 발명은 가스 블로어 및 가스 블로어를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 연료전지 시스템의 작동 방법 및 열병합 발전 설비에서 연료전지 시스템의 용도에 관한 것이다.
전기와 열을 제공하기 위한 CO2 방출의 감소 가능성으로 인해 열병합 발전은 에너지 시장에서 중요성이 점차 커지고 있다. SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)이라고도 하고, 고온(예컨대 650 - 1000℃)에서 작동되는 세라믹 전지에 기초한 연료전지 시스템은 높은 전기 효율로 인해 특히 관심이 높다.
본 발명의 과제는 전지의 높은 수명과 동시에 가능한 높은 전기 효율을 달성하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항의 대상 및 본 발명에 따른 방법에 의해 해결된다.
본 발명의 대상은 샤프트에 의해 구동될 수 있는 적어도 하나의 가스 이송 부재를 가진, 특히 연료전지 시스템용 가스 블로어에 관한 것으로, 상기 샤프트는 가스 블로어의 구동 유닛 내에 슬라이딩 베어링에 의해 지지되고, 상기 슬라이딩 베어링은 윤활제로서 물을 포함하는 유체 역학 슬라이딩 베어링이다.
본 발명의 범위에서 가스 블로어는 특히 가스 또는 가스 혼합물의 압축 및/또는 이송을 위한 장치일 수 있다. 본 발명에서 특히 상기 가스 블로어는 회전 가능한 샤프트에 의해 구동될 수 있는, 가스의 이송 또는 압축을 위한 하나 또는 다수의 가스 이송 부재 또는 가스 캐리어를 포함할 수 있다.
가스 이송 부재(들)는 예컨대 셔블(shovel) 형태로 형성될 수 있고 회전 가능한 샤프트에 배치될 수 있으므로, 샤프트의 회전에 의해 예컨대 셔블 형태의 가스 이송 유닛도 회전 운동하고, 따라서 가스의 이송 또는 압축이 이루어진다.
샤프트는 유체 역학 슬라이딩 베어링에 의해 지지될 수 있다. 상기 슬라이딩 베어링은 본 발명에서 특히 다수의, 예컨대 2개의 베어링 위치를 가질 수 있는 공지된 베어링일 수 있다. 베어링 위치들은 특히 베어링 부시를 포함할 수 있고 또는 베어링 부시에 의해 형성될 수 있고, 상기 베어링 부시에서 또는 베어링 부시 상에서 특히 샤프트는 윤활제인 유체 필름이 제공됨으로써 베어링 부시와 샤프트의 회전부 사이에 지지된다.
유체 필름 또는 윤활제로서 본 발명에서 특히 물이 사용될 수 있다. 이는, 가스 이송 유닛에 의해 이송할 가스 또는 가스 혼합물이 예컨대 증기 또는 기체 상태로 존재하는 물을 포함하는 경우에 특히 바람직할 수 있다. 예를 들어 이 경우 연료전지 시스템에서 또는 연료전지의 애노드 가스를 위한 재순환 경로에서 사용된다. 연료전지의 작동 방식에 의해 애노드 가스 또는 애노드로부터 배출된 애노드 가스에 항상 일정 량의 물이 존재한다.
전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어에서 슬라이드 링 밀봉부, 스래드 샤프트 밀봉부 또는 자성 유체 밀봉부와 같은 마모성의 복잡한 밀봉부는 완전히 생략될 수 있는데, 그 이유는 유체 역학 슬라이딩 베어링으로부터 이송될 가스의 유동으로 윤활제, 즉 물의 배출은 전혀 또는 실질적으로 손상을 일으키지 않기 때문이다. 물은 오히려 이송할 기체 혼합물, 특히 연료전지의 애노드 가스 또는 애노드 배기가스의 성분일 수 있으므로, 배출을 저지하지 않아도 된다. 이는 물이 존재하는 것을 저지할 필요가 없는 여러 용도에 적용되는데, 그 이유는 물은 여러 가지 점에서 문제를 일으키지 않는 성분이기 때문이다.
밀봉부 또는 슬라이딩 베어링으로부터 이송할 또는 압축할 가스 유동으로 윤활제의 배출을 저지하기 위한 다른 조치가 생략될 수 있음으로써, 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어는 특히 간단하고 저렴하게 형성될 수 있다. 또한, 누출에 주의하지 않아도 되고 또는 상기 누출이 검출되지 않아도 되고, 상기 누출이 발생한 경우에 적절한 보수 조치가 취해지지 않아도 되기 때문에, 상기 가스 블로어에는 특히 장애가 없다. 이로 인해 작동 중단 또는 정지 시간이 최소화되거나 또는 배제될 수 있고, 이는 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어가 장착된 장치의 작동을 특히 효율적으로 형성한다.
또한, 밀봉부가 제공되지 않아도 마모에 의한 입자처럼 바람직하지 않은 성분 또는 상기 바람직하지 않은 윤활제가 이송할 가스 유동에 섞일 위험이 없고, 따라서 예컨대 연료전지의 손상이 방지된다.
또한, 상기 가스 블로어에서, 해당 베어링 위치에 윤활제가 항상 충분하게 제공되는 것이 문제없이 보장될 수 있다. 왜냐하면 물 또는 습윤 장치는 연료전지와 같은 여러 장치에서 애노드 배기가스 재순환에 의해 또는 연료전지 앞에 연결된 개질기에 의해 제공되므로, 복잡하고 비용이 많이 드는 개조 작업을 하지 않고 유체 역학 슬라이딩 베어링 또는 상기 베어링의 베어링 위치를 위한 물 공급부가 형성될 수 있기 때문이다. 따라서 특히 간단하고 저렴하게, 슬라이딩 베어링에 항상 충분한 물이 제공되고, 증발, 확산 또는 배출로 인해 베어링 또는 다수의 베어링 위치가 건조해지지 않는 것이 보장될 수 있다.
따라서 가스 블로어 또는 연료전지처럼 가스 블로어가 장착된 장치의 특히 긴 수명이 문제없이 가능해질 수 있다. 80,000시간을 넘는 작동 시간이 상기 가스 블로어에서 문제없이 가능하므로, 최근의 연료전지 시스템에 대한 요구가 양호하게 준수될 수 있다.
또한, 유체 역학 슬라이딩 베어링 특히, 유체 또는 윤활제로서 물을 사용하는 슬라이딩 베어링은 약간의 마찰 손실 또는 성능 손실만을 가진 지지를 제공하는데, 그 이유는 윤활제로서 물이 적합하기 때문이다. 이로 인해 상기 가스 블로어 또는 상기 가스 블로어가 장착된 장치는 특히 저렴하고 효율적으로 작동할 수 있다.
실시예에서, 가스 블로어의 유체 역학 슬라이딩 베어링을 위한 윤활제를 제공하기 위해 수증기를 응축하기 위한 응축 장치가 제공될 수 있다. 특히 응축물인 물은 윤활제로서 슬라이딩 베어링 또는 그 베어링 위치에 제공될 수 있다. 이 실시예에서, 윤활제인 물이 항상 충분하게 슬라이딩 베어링 또는 베어링 위치에 제공되는 것이 특히 저렴하고 간단하고 확실하게 보장될 수 있다. 경우에 따라서 증발, 확산 또는 배출에 의해 슬라이딩 베어링에서 또는 베어링 위치로부터 제거되는 물은 간단하게 보충될 수 있고, 이는 베어링이 건조해지는 것을 효과적으로 저지할 수 있다. 응축 장치는 당업자에게 공지된 방식으로 구현될 수 있다. 응축 장치는 특히 물과 같은 액체의 응축을 가능하게 하는 장치일 수 있다. 이를 위해 응축 장치는 냉각 장치에 의해 냉각될 수 있는 예컨대 응축 위치들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 응축 장치는 가스 안내 연결부, 특히 응축 위치를 포함하는 응축 채널을 통해, 가스 블로어에 의해 이송되고 및/또는 압축될 가스 혼합물에 연결될 수 있다. 이 실시예에서 이송될 또는 압축될 가스 유동은 매체로서 사용될 수 있고, 상기 유동으로부터 물이 응축될 수 있다. 이는, 윤활제로서 물을 제공하는 특히 간단하고 저렴한 방법이다. 응축은 계속해서 그리고 특히 이송될 또는 압축될 가스의 조성에 대해 알고 있는 경우 규정된 조건에서 이루어질 수 있으므로, 굳이 영구적인 후속 조정이 실시될 필요가 없다. 예를 들어 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어를 연료전지에 사용하는 경우 물은 애노드 가스 또는 애노드 배기가스로부터 응축되고 슬라이딩 베어링 또는 베어링 위치에 제공될 수 있다. 특히 이 실시예에서 슬라이딩 베어링과 가스 유동으로부터 철저하게 유체를 분리하기 위한 밀봉부를 생략하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 바람직할 수 있다. 이 경우 본 발명에서 밀봉부의 배치가 기본적으로 배제되는 것은 아니다. 또한, 응축 채널은 응축 장치의 부분일 수 있다.
다른 실시예에서, 응축 장치의 적어도 하나의 응축 위치는 가스 이송 부재로부터 공간적으로 떨어져서 제공될 수 있다. 이로 인해 응축 장치는, 응축 위치가 가스 유동으로부터 공간적으로 떨어져 있어서 가스 블로어의 작동시 그리고 가스 유동에서 물의 응축시 응축된 물이 가스 유동 내로 유입되는 것 또는 상기 유입이 적어도 저지될 수 있도록 배치되는 방식으로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 응축 장치 또는 응축 위치는 애노드 가스처럼 이송될 가스가 안내되는 영역 밖에 있을 수 있다. 상기 영역은 특히 애노드 가스용 재순환 라인과 같은 가스 채널일 수 있다. 공간적인 분리는 특히, 가스 교환은 가능하지만 유체가 응축 위치로부터 가스 유동 내로 흐를 수 없는 것을 의미할 수 있다.
다른 실시예에서, 냉각제 및/또는 공기 냉각용 라인 구조가 제공될 수 있고, 상기 라인 구조는 특히 응축 장치의 일부일 수 있다. 이 실시예에서 물의 응축은 특히 냉각 장치에 의해 야기될 수 있거나 또는 지원될 수 있다. 상기 냉각 장치는 냉각 라인을 포함할 수 있고, 냉각제에 의해 냉각될 수 있다. 이로써 특히 양호한 냉각 효과와 이송될 가스로부터 물의 특히 효율적인 응축이 가능하다. 또한, 냉각 라인을 통해 또는 라인 구조를 통해 흐르는 냉각제의 온도 조절에 의해, 응축 정도에 특히 간단하게, 다이내믹하게 및 효율적으로 영향을 줄 수 있다. 또한, 이 실시예에서 라인 구조 또는 냉각 채널의 적절한 구조 또는 배치에 의해 규정된 위치에서 응축이 보장될 수 있으므로, 응축점이 정확하게 규정될 수 있다. 이것은 하우징의 외측면에 예컨대 냉각 리브를 가질 수 있고 블로어에 의해 구현되거나 또는 지원될 수 있는 가능한 공기 냉각에도 적용된다.
다른 실시예에서 냉각제는 물을 포함할 수 있다. 이 실시예에서 특히 효율적인 냉각 효과가 구현될 수 있는데, 그 이유는 특히 물은 매우 양호한 냉각 능력을 갖기 때문이다. 또한, 이 실시예에서 가스 블로어 또는 상기 가스 블로어가 장착된 장치는 특히 간단하고 저렴하게 형성될 수 있는데, 그 이유는 물은 냉각제로서 용도 외에도 윤활제로서도 사용되고 따라서 제조시 다른 성분의 추가 제공이 생략될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 가스 블로어의 다른 장점 및 기술적인 특징들에 대해서 본 발명에 따른 연료전지 시스템, 본 발명에 따른 방법, 도면 및 도면 설명과 관련한 상세한 설명이 명시적으로 참조된다.
또한, 본 발명의 대상은 전술한 바와 같이 형성될 수 있는 가스 블로어를 포함하는 연료전지 시스템이다. 특히 연료전지 시스템에서, 샤프트가 가스 블로어의 구동 유닛 내에서 슬라이딩 베어링에 의해 지지되는 것이 바람직할 수 있고, 이 경우 슬라이딩 베어링은 윤활제로서 물을 포함하는 유체 역학 슬라이딩 베어링이다.
연료전지 시스템에서, 특히 애노드 배기가스 재순환이 이루어지는 연료전지 시스템에서, 성분으로서 물을 포함하는 가스는 이송될 수 있고 또는 압축될 수 있다. 따라서 기본적으로 다수의 연료전지에 습윤 장치가 제공되므로, 상기 습윤 장치는 특히 간단하게 윤활제를 제공하는데 이용될 수 있다. 예컨대 애노드 배기가스로부터 물이 응축될 수 있고 윤활제로 사용될 수 있는데, 그 이유는 애노드 배기가스에는 항상 연료전지의 작동 방식에 의해 물 또는 수증기가 존재하기 때문이다. 또한, 특히 연료전지는 흔히 높은 온도에서 작동하므로, 바람직하게 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어를 통해 이송되는 애노드 가스 또는 애노드 배기가스도 높은 온도를 갖는다. 이로 인해 특히 연료전지용 가스 블로어에서 슬라이딩 베어링과 애노드 가스 유동으로부터 분리를 위한 온도에 민감한 밀봉부와 같은 부품의 생략이 바람직할 수 있거나 또는 베어링 위치로부터 제거된 윤활제의 보충은 특히 간단하게 가능할 수 있다.
실시예에서, 가스 블로어는 연료전지 시스템 내에서 애노드 배기가스의 재순환 경로의 부분일 수 있다. 특히 애노드 가스 또는 애노드 배기가스의 재순환 경로에서 상기 가스는 바람직하게 온도 변화에 안정적인 가스 블로어에 의해 이송될 수 있다. 또한, 바람직하게 애노드 배기가스에 연료전지의 반응으로 인해 물 또는 수증기가 존재하고, 이것은 응축에 의해 슬라이딩 베어링에 제공될 수 있다. 이로 인해 경우에 따라서 애노드 재순환 경로에 흔히 제공되는 수분 분리기가 생략될 수 있거나 또는 상기 수분 분리기가 작게 설계될 수 있고, 이는 추가 비용을 절약할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템의 다른 장점 및 기술적인 특징들에 대해서 본 발명에 따른 가스 블로어, 본 발명에 따른 방법, 도면 및 도면 설명과 관련한 상세한 설명이 명시적으로 참조된다.
또한, 본 발명의 대상은 애노드 배기가스 재순환 라인 내의 애노드 배기가스가 연료전지의 애노드 가스 공급부로 재순환되는 연료전지 시스템의 작동 방법이고, 이 경우 애노드 배기가스 재순환 라인 내의 애노드 배기가스가 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어에 의해 이송된다.
애노드 배기가스 재순환 라인 내의 애노드 가스 또는 애노드 배기가스를 이송하기 위한 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어에서 마모성의 복잡한 밀봉부의 배치가 생략될 수 있는데, 그 이유는 유체 역학 슬라이딩 베어링으로부터 이송될 가스의 유동으로 윤활제, 즉 물이 배출되는 것이 손상을 일으키지 않기 때문이다. 오히려 물은 특히 연료전지의 애노드 배기가스와 같은 이송될 혼합물의 성분일 수 있으므로, 이 경우 배출이 저지될 필요가 없다.
슬라이딩 베어링으로부터 이송될 또는 압축될 가스 내로 윤활제의 배출을 저지하기 위한 다른 조치 또는 밀봉부가 생략될 수 있음으로써, 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어는 특히 간단하고 저렴하게 형성될 수 있다. 또한 상기 가스 블로어에서 특히 장애가 적은데, 그 이유는 누출에 주의하지 않아도 되거나 또는 상기 누출이 검출되지 않아도 되고, 그러한 누출 발생시 적절한 보수 조치를 취하지 않아도 되기 때문이다. 이로 인해 작동 중단 또는 정시 시간이 최소화될 수 있거나 또는 배제될 수 있고, 이는 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어가 장착된 장치의 작동을 매우 효율적으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 가스 블로어에서 해당하는 베어링 위치에 항상 충분한 윤활제가 제공되는 것이 문제없이 보장될 수 있다. 왜냐하면, 애노드 배기가스 재순환 또는 연료전지에 연결된 개질기를 포함하는 연료전지에 물 또는 습윤 장치가 제공되므로, 유체 역학 슬라이딩 베어링 또는 상기 베어링의 베어링 위치를 위한 물공급은 복잡하고 비용이 많이 드는 개조 작업 없이 이루어질 수 있기 때문이다. 따라서 특히 간단하고 저렴하게, 슬라이딩 베어링에 항상 충분한 물이 제공되고, 증발, 확산 또는 배출에 의해 베어링이 건조해지지 않는 것이 보장될 수 있다. 이는 보수 조치 또는 정지 시간에 긍정적으로 작용한다.
따라서 가스 블로어 또는 연료전지처럼 가스 블로어가 장착된 장치의 특히 긴 수명이 문제없이 가능해질 수 있다. 80,000시간을 넘는 작동 시간이 상기 가스 블로어에서 문제없이 가능하므로, 최근의 연료전지 시스템에 대한 요구도 양호하게 준수될 수 있다.
또한, 유체 역학 슬라이딩 베어링 및 윤활제로서 물을 사용하는 슬라이딩 베어링은 약간의 성능 손실만을 가진 지지를 제공하는데, 그 이유는 윤활제로서 물이 적합하기 때문이다. 이로 인해 상기와 같은 가스 블로어 또는 상기 가스 블로어가 장착된 장치는 특히 저렴하고 효율적으로 작동할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 장점 및 기술적인 특징들에 대해서 본 발명에 따른 가스 블로어, 본 발명에 따른 연료전지 시스템, 도면 및 도면 설명과 관련한 상세한 설명이 명시적으로 참조된다.
또한, 본 발명의 대상은 열병합 발전 설비에서 전술한 바와 같이 형성된 연료전지 시스템의 용도이다. 열병합 발전 설비는 특히 기계적 에너지 획득과 동시에 예를 들어 가열 또는 생산 공정을 위해 유용한 열을 제공하는 설비일 수 있다. 기계적 에너지는 일반적으로 직접 전기로 변환될 수 있다. 따라서 상기 설비는 연료에 의한 전류 발생시 유용한 열의 분리를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 용도의 다른 장점 및 기술적인 특징들에 대해서 본 발명에 따른 가스 블로어, 본 발명에 따른 연료전지 시스템, 본 발명에 따른 방법, 도면 및 도면 설명과 관련한 상세한 설명이 명시적으로 참조된다.
본 발명에 따른 대상의 바람직한 장점 및 실시예는 도면에 의해 도시되고, 하기에서 설명된다. 도면은 기술된 특징만을 포함하고 본 발명을 어떠한 형태로 제한하고자 하는 것이 아님에 주의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 블로어의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 1에는 본 발명에 따른 가스 블로어(1)의 일부의 개략적인 단면도가 도시된다. 가스 블로어(1)는 예를 들어 연료전지 시스템(2) 내에 배치될 수 있고, 연료전지 시스템(2) 내의 애노드 배기가스의 재순환 경로(3)의 부분일 수 있다. 이는 추후에 도 2와 관련해서 상세히 설명된다.
상기 가스 블로어(1)는 도 1에 상세히 도시된 구동 유닛(4)을 포함할 수 있다. 가스 블로어(1) 또는 구동 유닛(4)은 예컨대 다수의 부분을 이루어진 하우징(5)을 포함할 수 있고, 상기 하우징에 샤프트(7)의 구동을 위한 전기 모터의 부분인 고정자(6)가 배치될 수 있다. 샤프트(7)에 하나 또는 다수의 가스 이송 부재가 배치될 수 있고, 상기 부재는 도 1에 도시되지 않는다. 가스 이송 부재들은, 애노드 배기가스를 이송하기 위해, 예컨대 연료전지 시스템(2)의 애노드 순환계의 재순환 경로(3)에 배치될 수 있다.
또한, 샤프트(7)는 가스 블로어(1)의 구동 유닛(4) 내에서 슬라이딩 베 어링에 의해 지지될 수 있다. 슬라이딩 베어링은 특히 유체 역학 슬라이딩 베어링일 수 있고, 상기 베어링은 윤활제로서 물을 포함한다. 슬라이딩 베어링은 예컨대 2개 이상의 베어링 위치를 가질 수 있다. 도 1에 따라 슬라이딩 베어링은 2개의 베어링 위치를 갖고, 상기 베어링 위치는 베어링 부시(8, 9)에 의해 형성될 수 있다.
또한, 베어링 위치로 윤활제인 물의 유입을 가능하게 하기 위해 샤프트(7) 내에 보어들(10)이 배치될 수 있다. 예를 들어 보어들(10)은 물이 제공될 수 있는 저장기(11)를 향한 입구를 비울 수 있으므로 샤프트(7)가 회전함으로써 보어(10)를 통해 상부 베어링 부시(8)로 물이 도달할 수 있다. 또한, 물은 저장기(11)에서 베어링 부시(9)에 직접 도달할 수 있다. 또한, 회전하는 샤프트(7)의 윤활을 가능하게 하기 위해, 물은 베어링 부시(8, 9)에 도달할 수 있다. 샤프트(7)의 회전시 물이 베어링 부시(8, 9) 내로 정확하게 분배되도록, 샤프트(8)는 예를 들어 수직으로 배치될 수 있다.
또한, 가스 블로어(1)는 가스 블로어(1)의 유체 역학 슬라이딩 베어링을 위한 윤활제를 제공하기 위해 수증기의 응축을 위한 응축 장치를 포함할 수 있다. 응축 장치는 예를 들어 가스 안내 연결부를 통해, 이송될 가스 혼합물에 연결될 수 있다. 가스 안내 연결부는 예를 들어 응축 장치의 응축 채널(16)에 접속될 수 있고, 상기 채널을 통해 특히 이송될 가스 혼합물이 유동 또는 확산될 수 있다. 응축 채널(16)이 냉각 리브(15)를 따라 안내될 수 있다. 냉각 리브(15)는 이송될 가스 혼합물에 포함된 물을 응축할 수 있는 응축 위치(12)를 규정할 수 있다. 응축을 개선하기 위해, 응축 채널(16)은 열 차폐부(17)에 의해 적어도 부분적으로 제한될 수 있다.
또한, 실시예에서 응축 장치의 가스 안내 연결부는 보어(10)에 연결될 수 있다.
또한, 응축 채널(16)은 밀봉부(31)에서 끝나고, 상기 밀봉부에 응축 위치(12)의 응축된 물이 제공될 수 있다. 이 경우 밀봉부(31)는 베어링 위치를 향해, 즉 상기 방향으로 예컨대 압력에 의해 밀봉 시트로부터 분리될 수 있는 밀봉부 또는 밀봉 부재에 의해 물을 통과시킬 수 있으므로, 베어링 위치로 물 통과가 가능해질 수 있다. 응축 채널의 방향으로 압력시 밀봉부는 예를 들어 밀봉할 수 있으므로, 물의 배출이 저지될 수 있다. 그러나 본 발명에서 밀봉부는 생략될 수도 있다.
따라서 특히 가스 내의 물이 응축될 수 있는 응축 장치의 하나 또는 다수의 응축 위치(12)로 특히 수성 가스 또는 가스 혼합물이 제공될 수 있다. 이를 위해, 물과 같은 냉각제용 라인 구조가 제공될 수 있고, 상기 라인 구조는 특히 응축 장치의 부분일 수 있다. 라인 구조는 특히 냉각 채널(13, 14)을 포함할 수 있고, 상기 채널을 통해 구동 유닛(4)의 전기 모터 및 응축 장치의 응축 위치(12)는 특히 냉각 리브(15)의 냉각에 의해 냉각될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 가스 블로어(1)는 연료전지 시스템(2)의 부분일 수 있다. 전술한 바와 같이 형성된 가스 블로어(1)를 포함하는 연료전지 시스템(2)은 도 2에 도시된다.
도 2는 SOFC 시스템과 같은 연료전지 시스템(2)의 제한적이지 않은 예시적인 실시예의 개략적인 흐름도를 도시한다. 연료전지 시스템(2)은 중앙 유닛으로서 연료전지(18)를 포함한다. 연료전지 시스템(2)은 하나의 연료전지(18) 또는 연료전지 스택을 형성하는 다수의 연료 전지를 포함할 수 있다. 연료전지(18)는 애노드(19)와 캐소드(20)를 포함하고, 그들 사이에 전해질(21)을 포함한다. 따라서 연료전지 스택은 애노드 측과 캐소드 측을 포함할 수 있다. 연료전지(18)에서 적절한 가스 혼합물로부터 전기 화학적으로 전류가 발생된다. 애노드 가스는 탈황 장치(22)를 지나 가스 압축기(23)로부터 연료전지(18)로 이송될 수 있다. 애노드 가스는 연료전지(18)로 공급되기 전에 연료전지(18)의 애노드(19)로부터 배출된 애노드 배기가스 또는 재순환 가스와 혼합될 수 있다. 도 2에 따른 실시예에서, 애노드(19)에서 배출된 고온 가스는 열 교환기(24)에 의해 냉각된 후에 도 1에 따른 가스 블로어(1)에 상응하는 고온 가스 블로어에 의해 가스의 일부는 증기 개질기(25)를 향한 가스 공급부로 다시 이송된다. 작동 조건과 열 교환기의 사용에 따라, 재이송된 애노드 가스는 100 내지 1000℃의 온도를 가질 수 있다. 100℃ 아래로 냉각은 본 발명에 따른 가스 블로어(1)의 사용에 의해 필요 없으므로, 애노드 가스 내의 물은 응축되지 않고 따라서 연료전지의 작동시 문제를 일으킬 수 있는 액적 형성이 저지된다.
소위 애노드 배기가스 재순환은 한편으로는 더 높은 연소가스 사용, 즉 연료전지 시스템(2)의 효율 개선을 가능하게 하고, 다른 한편으로는 개질 과정을 위한 외부 물 공급부의 생략을 가능하게 하는데, 그 이유는 애노드 가스에 의해 애노드(19)에 형성된 물의 적어도 일부가 수증기 개질기(25) 내로 반송되기 때문이다.
또한, 연료전지 시스템(2)은 캐소드(20) 또는 애노드(19) 하류 측에 후연소장치(26)를 포함할 수 있고, 상기 연소장치에 의해 애노드 배기가스는 산화제로서 캐소드 배기가스의 공급에 의해 연소될 수 있다. 후연소장치에서 나온 배기가스는 열 교환기(27)에 제공될 수 있다. 열 교환기(27)는 캐소드 가스 공급부(28)와 상호 작용하므로, 가스 이송 유닛(29)에 의해 연료전지(18)에 제공된 캐소드 가스가 예열될 수 있다. 히터와 상호 작용함으로써 배기가스에 포함된 물을 이용할 수 있도록 하기 위해, 열 교환기(27) 하류 측에 다른 열 교환기(30)가 배치될 수 있다.
1 가스 블로어
2 연료전지 시스템
4 구동 유닛
7 샤프트
16 응축 채널

Claims (10)

  1. 샤프트(17)에 의해 구동될 수 있는 적어도 하나의 가스 이송 부재를 포함하는, 특히 연료전지 시스템(2)용 가스 블로어로서, 상기 샤프트(7)는 상기 가스 블로어(1)의 구동 유닛(4) 내에 슬라이딩 베어링에 의해 지지되고, 상기 슬라이딩 베어링은 윤활제로서 물을 포함하는 유체 역학 슬라이딩 베어링인 가스 블로어.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 블로어(1)의 상기 유체 역학 슬라이딩 베어링을 위한 윤활제를 제공하기 위해 수증기의 응축을 위한 응축 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 블로어.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 응축 장치는 가스 안내 연결부 특히, 응축 위치(12)를 포함하는 응축 채널(16)을 통해, 상기 가스 블로어(1)에 의해 이송될 및/또는 압축될 가스 혼합물과 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 블로어.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 응축 장치의 적어도 하나의 응축 위치(12)는 상기 가스 이송 부재로부터 공간적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 불로어.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각제 및/또는 공기 냉각을 위한 라인 구조가 제공되고, 상기 라인 구조는 특히 상기 응축 장치의 부분인 것을 특징으로 하는 가스 블로어.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉각제는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 블로어.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 가스 블로어(1)를 포함하는 연료전지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 가스 블로어(1)는 상기 연료전지 시스템(2) 내의 애노드 배기가스의 재순환 경로(3)의 부분인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  9. 애노드 배기가스 재순환 라인 내의 애노드 배기 가스가 연료전지(15)의 애노드 가스 공급부로 재순환되는 연료전지 시스템(2)의 작동 방법으로서, 상기 애노드 배기가스 재순환 라인 내의 애노드 배기가스가 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 가스 블로어(1)에 의해 이송되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  10. 열병합 발전 설비에서 제 7 항 또는 제 8 항에 따른 연료전지 시스템(2)의 용도.
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