KR20130085839A - 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템에 관한 것으로, 이는 연료공급원에서 공급되는 연료를 개질반응시켜 수소 가스를 생성하는 개질기; 외부로부터 공급되는 산소가 포함된 가스와 개질기로부터 공급된 수소 가스를 전극에 노출시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택; 이 스택을 냉각한 후 배출되는 냉각수를 열교환하는 적어도 하나의 열교환기; 이 열교환기에서 열교환된 유체에 의해 공급된 열을 이용하여 순환수를 승온시키도록 된 히트펌프; 및 이 히트펌프를 통과하는 순환수를 순환시키도록 구비된 순환배관을 포함하여서, 연료전지의 효율 향상은 물론, 순환수를 재가열하기 위한 다른 발전시스템의 연료 투입량을 대폭 줄일 수 있으며, 연료 투입량의 감소에 따라 온실가스가 현저히 저감되는 효과가 있게 된다.

Description

연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템 {HEATING AND COOLING SYSTEM USING HEAT FROM FUEL CELL}
본 발명은 연료전지를 사용하는 발전시스템의 폐열을 이용한 냉난방 공급시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 연료전지를 사용하는 발전시스템에서 발생하는 폐열을 히트펌프에 의해 효율적으로 회수하여 냉난방 공급시스템의 열원으로 재사용할 수 있게 함으로써, 열을 생산하기 위한 다른 발전시스템의 연료 투입량을 대폭 줄일 수 있으며, 연료 투입량의 감소에 따른 온실가스 저감의 효과가 지대한 냉난방 공급시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지를 사용하는 발전시스템은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등 탄화 수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 공기 중에 포함된 산소를 전기 화학반응에 의해서 분해하고, 이 과정에서 발생하는 전자들을 직접 전기 에너지로 변화시키는 발전시스템이다. 이러한 연료전지를 사용하는 발전시스템은 연소과정이 없고 연료에서 전기를 직접 생산하기 때문에 소음 및 대기오염 물질의 배출이 적어 차세대 발전 방식으로 주목받고 있다.
연료전지를 사용하는 발전시스템은 기본적으로 수소 가스를 발생시키는 개질기 및 전자를 발생시켜 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택(Stack; 이하 스택이라 함)을 구비한다.
개질기는 연료 및 물을 공급받고, 수증기 개질반응(Steam Reforming), 부분 산화(Partial Oxidation), 자열 개질반응(Autothermal Reforming), 직접 분해법(Direct Cracking), 플라즈마 촉매 개질법(Plasma Catalytic Reforming), 흡착부 과반응 개질법(Sorption Enhanced Reaction Process) 등의 방법을 통해 연료를 수소가 풍부한 개질 가스로 전환한다. 그리고 개질기에서 생성된 개질 가스에는 일산화탄소 등과 같은 유해물질이 포함되어 있는바, 개질기는 유해 물질을 정화하여 스택으로 공급한다.
스택은 애노드(Anode) 전극과 캐소드(Cathode) 전극을 구비하며, 개질기로부터 공급받은 수소 가스가 애노드 전극으로 주입되고, 외부 공기로부터 공급받은 산소는 캐소드 전극으로 주입된다. 이에 따라, 애노드 전극에서는 수소 가스의 산화반응이 일어나고, 캐소드 전극에서는 산소의 환원반응이 일어난다. 결국, 스택에는 가스의 산화 및 환원반응으로 인해 전자들이 발생하고, 이러한 전자들의 이동으로 전기 에너지가 생성된다. 또한, 산화 및 환원반응으로 인해 스택에는 소정의 열 에너지가 발생한다.
이와 같이 구성된 연료전지를 사용하는 발전시스템에서는 개질기 및 스택에서 열 에너지가 발생하는데, 특히 스택에서는 이러한 열로 인하여 스택의 효율이 저하되므로, 일정 온도를 유지하기 위해 냉각수를 공급받게 된다. 하지만, 스택을 냉각하고 배출되는 고온의 냉각수가 가진 열 에너지는 적당한 활용처가 없어 냉각팬을 통해 대기로 방출되면서 에너지의 손실과 더불어, 연료의 전환 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 연료전지를 사용하는 발전시스템에서 전기를 생산할 때 스택에서 발생하는 폐열을 회수하여 냉난방 공급시스템의 열원으로 사용함으로써, 연료전지의 효율 향상은 물론, 수용가로 공급된 순환수를 재가열하기 위한 열원을 제공하는 다른 발전시스템의 연료 투입량을 대폭 줄일 수 있으며, 이러한 연료 투입량의 감소에 따른 온실가스 저감의 효과가 지대한 냉난방 공급시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은, 연료공급원에서 공급되는 연료를 개질반응시켜 수소 가스를 생성하는 개질기; 외부로부터 공급되는 산소가 포함된 가스와 상기 개질기로부터 공급된 수소 가스를 전극에 노출시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택; 상기 스택을 냉각한 후 배출되는 냉각수를 열교환하는 적어도 하나의 열교환기; 상기 열교환기에서 열교환된 유체에 의해 공급된 열을 이용하여 순환수를 승온시키도록 된 히트펌프; 및 상기 히트펌프를 통과하는 상기 순환수를 순환시키도록 구비된 순환배관을 포함하고 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은, 상기 히트펌프가 전기식 히트펌프인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은, 상기 히트펌프가 흡수식 히트펌프인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은, 상기 히트펌프가 흡수식 히트펌프이고, 상기 히트펌프의 재생기는 가열기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 연료전지를 사용하는 발전시스템에서 발생하는 폐열을 회수하여 냉난방 공급시스템의 열원으로 사용함으로써, 연료전지의 효율 향상은 물론, 수용가로 공급된 순환수를 재가열하기 위한 열원을 제공하는 다른 발전시스템의 연료 투입량을 대폭 줄일 수 있으며, 이러한 연료 투입량의 감소에 따라 온실가스가 현저히 저감되는 효과가 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은, 연료공급원에서 공급되는 연료를 개질반응시켜 수소 가스를 생성하는 개질기; 외부로부터 공급되는 산소가 포함된 가스와 개질기로부터 공급된 수소 가스를 전극에 노출시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택; 이 스택을 냉각한 후 배출되는 냉각수를 열교환하는 적어도 하나의 열교환기; 이 열교환기에서 열교환된 유체에 의해 공급된 열을 이용하여 순환수를 승온시키도록 된 히트펌프; 및 이 히트펌프를 통과하는 순환수를 순환시키도록 구비된 순환배관을 포함하고 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은, 연료공급원(미도시)에서 공급되는 연료를 개질반응시켜 수소 가스를 생성하는 개질기(110); 외부로부터 공급되는 산소가 포함된 가스와 개질기(110)로부터 공급된 수소 가스를 전극에 노출시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택(120); 이 스택(120)을 냉각한 후 배출되는 냉각수를 열교환하는 적어도 하나의 열교환기(130); 이 열교환기(130)에서 열교환된 유체에 의해 공급된 열을 이용하여 순환수를 승온시키도록 된 히트펌프(210); 및 이 히트펌프(210)를 통과하는 순환수를 순환시키도록 구비되어 냉난방 또는 급탕을 위한 열원을 제공하는 순환배관(300)을 포함하고 있는데, 여기서 히트펌프(210)가 전기식 히트펌프인 것을 특징으로 한다.
연료공급원은 공급관을 통하여 개질기(110)에 연결되며, 연료를 공급한다. 공급관의 도중에는 공급밸브와 공급펌프가 설치될 수 있다.
개질기(110)는 외부의 연료공급원으로부터 공급되는 연료(메탄올, 에탄올, LPG, 또는 천연가스 등)와 물의 개질반응을 통해 연료를 수소가 풍부한 개질 가스로 전환한다. 개질기(110)는 수소를 생산하는 개질반응 및 생산된 수소 가스를 정제하는 수소정제공정을 수행하게 된다. 생성된 수소 가스는 스택(120)으로 공급된다.
개질반응은 고온의 열원이 필요하며, 이러한 열원은 버너 등과 같은 가열수단에서 연소반응으로 얻게 된다. 또한, 개질기(110)에서는 개질반응으로 미량의 이산화탄소, 메탄가스, 일산화탄소 등의 가스가 함께 발생한다.
수소정제공정에서는 이산화탄소, 메탄가스, 일산화탄소, 질소, 물 등을 수소와 분리하여 순수한 수소를 스택(120)에 공급할 수 있도록 처리하는 것이다.
개질기(110)의 개질과정에서 발생하는 가스상의 부산물은 필터를 거쳐 정화된 후 배출되는 것이 바람직하다.
도시되지는 않았지만, 개질기(110)는 공급관을 매개로 물공급원과 연결되고, 공급관에는 공급밸브가 설치될 수 있다.
스택(120)은 개질기(110)로부터 공급받은 수소 가스와 외부로부터 공급되는 공기를 이용하여, 전기 화학반응에 의해 전기 및 열을 발생시킨다.
애노드 전극에는 수소 가스가 공급되고 캐소드 전극에는 공기가 공급된다. 애노드 전극으로 공급된 수소 가스는 촉매층에서 전자(e-)와 수소 이온(H+)으로 변환된다. 그리고 캐소드 전극으로 공급된 공기 역시 촉매로 인해 전자(e-)와 산소 이온(O2 -)이 변환된다. 이때, 수소 이온(H+)이 전해질 막을 통하여 캐소드 전극으로 이동되면 산소 이온(O2 -)과 반응하여 물(H2O)로 변환된다. 여기서, 애노드 전극에서 생성된 전자(e-)는 전해질 막을 통해 이동하지 않고, 외부 회로를 통해 캐소드 전극으로 이동함으로써, 전류를 형성하게 된다. 이러한 전류는 집전기(미도시)를 통하여 출력되고, 이 집전기에서 출력되는 전류는 부하로 공급된다.
전술한 전기 화학반응에는 발열반응을 포함하여 열이 발생하게 되는데, 이러한 열로 인하여 스택(120)의 효율이 저하되므로, 스택(120)의 일정 온도를 유지하기 위해 냉각수를 공급하게 된다.
열교환기(130)는 스택(120)을 냉각하고 배출되는 냉각수를 유체와 열교환시키고, 냉각수와 열교환이 이루어진 유체는 히트펌프(210)의 증발기(211)로 공급된다. 이때, 예를 들어 대략 200 ℃인 고온의 냉각수에 대해 제1열교환기(131)에서 열교환이 이루어져 100 ℃ 정도의 중온수가 된 제1유체를 제2열교환기(132)에서 제2유체와 열교환이 이루어지게 할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은 전기식 히트펌프(210)를 포함한다. 히트펌프(210)는 증발기(211), 압축기(212), 응축기(213), 및 팽창밸브(214)로 구성되며, 이들 부재로 이루어진 사이클 내에는 냉매가 들어 있어, 이 냉매가 증발, 압축, 응축, 팽창의 과정을 거치면서 열을 흡수 또는 방출하게 된다.
또한, 열교환기(130)에서 열교환된 유체, 즉 가열매체를 이송하기 위한 펌프 및 관로가 설치되어, 열교환기(130)와 히트펌프(210)를 연계시킬 수 있다.
히트펌프(210)에서, 증발기(211)는 예컨대 60 ~ 100 ℃ 정도로 열교환된 가열매체를 이송하는 관로로부터 열을 흡수하여 냉매를 증발시킴으로써 저온 저압의 냉매증기를 만든다. 이때, 상변화가 일어나므로 냉매의 증발잠열이 가열매체로 방출된다.
압축기(212)는 증발기(211)로부터 저온 저압의 냉매증기를 흡입하고 압축하여 고온 고압의 냉매증기로 만든다. 냉매는 가스상태이고 압축과정 중에 상변화는 없으나, 냉매에 압축력이 가해지므로 저온 저압에서 고온 고압의 상태로 변화한다. 이 압축기(212)의 구동에는 전기 에너지가 사용된다.
응축기(213)는 압축기(212)에서 압축되어 들어온 고온 고압의 냉매증기를 냉각시켜, 열병합발전 열교환기(140) 또는 축열조로 공급되는 순환수에 열을 방출하고 냉매증기를 액체상태로 응축시킨다. 이때, 냉매는 고온 고압의 가스에서 고온 고압의 액체로 변화하며 상변화가 일어나므로 냉매의 응축잠열이 순환수로 방출된다.
이어서, 팽창밸브(214)는 응축기(213)로부터 전달받은 고온 고압의 액체상태인 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 가스와 액체가 혼합된 상태의 냉매를 만드는데, 이는 다시 순환되는 증발기(211)에서 냉매의 증발이 용이하게 하기 위한 것으로, 상변화는 일어나지만 기계적 팽창이므로 열의 흡수나 방출은 없다.
냉매로는 HFC, 탄화수소, 이산화탄소, 암모니아, 기타 혼합냉매 등에서 선택되어 사용될 수 있다.
이러한 히트펌프(210)에 의해, 예를 들면 대략 50 ~ 55 ℃의 순환수가 약 70 ℃로 가열되어 열병합발전 열교환기(140)로 공급되게 된다. 이 열병합발전 열교환기(140)에서는 다른 발전시스템 또는 소각장 등에서 배출되는 고온의 증기에 의해 순환수를 수용가가 요구하는 온도까지 승온되도록 열교환하게 된다. 이어서, 승온된 순환수는 순환배관(300)을 통해 수용가로 공급되게 된다.
한편, 연료전지에서 발생한 폐열을 흡수한 순환수 중 일부는 축열에 이용될 수 있으며, 그 후에 고온의 순환수는 펌프를 통해 수용가로 공급될 수 있다.
결국, 열교환기(130)를 통해 회수된 연료전지의 폐열을 히트펌프(210)로 통과시켜 냉매로 재회수한 다음에 냉매의 압축 및 응축 과정을 거쳐 순환수를 가열함으로써, 열병합발전 열교환기(140)에서 재가열되어 수용가로 공급될 순환수를 미리 가열하게 되기 때문에, 순환수에 투입되는 열량을 감소시킬 수 있게 되고, 그 결과 사용되는 연료 투입량도 절감할 수 있으며, 시스템 전체가 공급가능한 열출력을 증대시킬 수 있게 된다.
물론, 제1열교환기(131)에서 열교환이 이루어져 예컨대 100 ℃ 정도의 중온수가 된 제1유체를 이용하는 경우에는, 열병합발전 열교환기(140)에서의 재가열 없이 히트펌프(210)를 매개로 하여 가열된 순환수가 직접 수용가에 공급되어 냉난방용 또는 급탕용 열원으로 사용될 수 있다.
선택적으로, 제1열교환기(131)와 제2열교환기(132) 사이에, 온도제어를 위한 열교환기(미도시)가 더 개재될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은 히트펌프(220)가 흡수식 히트펌프인 것을 특징으로 한다. 따라서 히트펌프의 구성만 제외하고 개질기(110), 스택(120), 열교환기(130)의 구성 및 작용이 제1실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템과 동일하기 때문에, 본 발명의 제2실시예를 설명함에 있어, 제1실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템에 적용되는 히트펌프(220)는 증발기(221), 흡수기(223), 재생기(226), 응축기(228), 및 용액 열교환기(225)로 구성되며, 이들 부재로 이루어진 사이클 내에는 냉매가 들어 있어, 이 냉매가 증발, 흡수, 재생, 응축의 과정을 거치면서 열을 흡수 또는 방출하게 된다.
스택(120)을 냉각하고 배출된 냉각수와 열교환기(130)에서 열교환이 이루어진 유체, 즉 가열매체는 히트펌프(220)의 증발기(221)로 공급된다.
히트펌프(220)에서, 증발기(221)는 예컨대 60 ~ 100 ℃ 정도로 열교환된 가열매체를 이송하는 관로로부터 열을 흡수하여 냉매를 증발시킴으로써 저온의 냉매증기를 만든다.
증발기(221)에서 증발한 냉매증기는 증발기(221)로부터 증기공급관(222)을 통해 흡수기(223)로 유입되고 이 흡수기(223) 내에서 물과 리튬브로마이드로 조성된 용액에 흡수된다.
흡수기(223)와 재생기(226) 사이에는 용액 열교환기(225)가 설치되어 있는데, 냉매증기가 공급된 흡수기(223)에서 나오는 저온의 묽은 용액이 펌프(229)에 의해 배관(224)을 거쳐 용액 열교환기(225)를 지나 재생기(226)로 공급된 다음, 다시 예컨대 150 ℃ 정도의 열원을 이송하는 열병합발전 배관(240)으로부터 열교환됨으로써 열을 공급받아 고온의 냉매증기가 분리된 진한 용액이 배관(224)을 통해 용액 열교환기(225)를 거쳐서 흡수기(223)로 이동하도록 되어 있다.
열병합발전 배관(240)으로는 다른 발전시스템 또는 소각장 등에서 배출되는 고온의 증기가 유입되게 되고, 이는 재생기(226) 내에서 열교환한 후에 다른 시스템의 급수저장조로 나아가게 된다.
재생기(226)에서 열병합발전 배관(240)으로 유입되는 열원에 의해 용액과 분리된 고온의 냉매증기는 증기공급관(222)을 통해 응축기(228)로 보내어진다.
예컨대 55 ℃ 정도의 순환수는, 순환배관(300)을 통해 흡수기(223)를 거치면서 증발기(221)로부터 공급된 냉매증기와 열교환되어 1차 가열되고, 1차 승온된 순환수는 응축기(228)를 거치면서 재생기(226)로부터 발생한 고온의 냉매증기에 의해 2차 가열되어 예컨대 85 ℃ 정도인 고온의 순환수로 수용가에 공급된다.
한편, 발생한 고온의 냉매증기는 응축기(228)에서 응축된 후 배관(227)을 거쳐 다시 증발기(221)로 보내어져 증발기(221)에서 열교환기(130)로부터 열을 빼앗아 증발한다.
이러한 히트펌프(220)에 의해, 예를 들면 대략 50 ~ 55 ℃의 순환수가 약 85 ℃로 가열되어 열병합발전 열교환기(140)로 공급되거나 그 일부가 축열에 이용될 수 있다. 열병합발전 열교환기(140)에서는 다른 발전시스템 또는 소각장 등에서 배출되는 고온의 증기에 의해 순환수를 수용가가 요구하는 온도까지 승온되도록 열교환하게 된다. 이어서, 승온된 순환수는 순환배관(300)을 통해 수용가로 공급되게 된다.
결국, 열교환기(130)를 통해 회수된 연료전지의 폐열을 히트펌프(220)로 통과시켜 냉매로 재회수한 다음에 냉매의 가열 및 응축, 그리고 용액과의 흡수 및 분리 과정을 거쳐 순환수를 가열함으로써, 열병합발전 열교환기(140)에서 재가열되어 수용가로 공급될 순환수를 미리 가열하게 되기 때문에, 순환수에 투입되는 열량을 감소시킬 수 있게 되고, 그 결과 사용되는 연료 투입량도 절감할 수 있으며, 시스템 전체가 공급가능한 열출력을 증대시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템은 히트펌프(220)가 흡수식 히트펌프이되, 히트펌프(220)의 재생기(226)에 공급되는 열원이 재생기(226)에 구비된 가열기(250)로부터 공급되는 것을 특징으로 한다. 따라서 재생기(226)에 가열기(250)가 구비된 것만 제외하고 개질기(110), 스택(120), 열교환기(130), 히트펌프(220)의 구성 및 작용이 제2실시예에 따른 연료전지의 열을 이용한 냉난방 공급시스템과 동일하기 때문에, 본 발명의 제3실시예를 설명함에 있어, 제1실시예 또는 제2실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.
가열기(250)는 LPG 또는 천연가스 등과 같은 연료를 사용하는 가스 버너가 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 용액 열교환기(225)를 거쳐 재생기(226)로 공급된 저온의 묽은 용액이 가열기(250)에 의해 직접 가열됨으로써 열을 공급받아 고온의 냉매증기가 분리된 진한 용액이 배관(224)을 통해 용액 열교환기(225)를 거쳐서 흡수기(223)로 이동하게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 개질기
120: 스택
130: 열교환기
140: 열병합발전 열교환기
210, 220: 히트펌프
240: 열병합발전 배관
250: 가열기
300: 순환배관

Claims (13)

  1. 연료공급원에서 공급되는 연료를 개질반응시켜 수소 가스를 생성하는 개질기;
    외부로부터 공급되는 산소가 포함된 가스와 상기 개질기로부터 공급된 수소 가스를 전극에 노출시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택;
    상기 스택을 냉각한 후 배출되는 냉각수를 열교환하는 적어도 하나의 열교환기;
    상기 열교환기에서 열교환된 유체에 의해 공급된 열을 이용하여 순환수를 승온시키도록 된 히트펌프; 및
    상기 히트펌프를 통과하는 상기 순환수를 순환시키도록 구비된 순환배관
    을 포함하는 냉난방 공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 스택을 냉각하고 배출되는 냉각수를 제1유체와 열교환시키는 제1열교환기와,
    상기 제1유체를 제2유체와 열교환시키는 제2열교환기를 포함하는 냉난방 공급시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기의 사이에는 온도제어를 위한 열교환기가 추가로 개재되는 냉난방 공급시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 순환배관에는, 상기 히트펌프를 통과한 상기 순환수를 승온시키는 열병합발전 열교환기가 추가로 설치되는 냉난방 공급시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열병합발전 열교환기에서는 별개의 시스템에서 배출되는 고온의 열매체를 상기 순환수와 열교환시키는 냉난방 공급시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 히트펌프는 증발기, 압축기, 응축기, 및 팽창밸브를 구비하는 전기식 히트펌프인 냉난방 공급시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열교환기에서 열교환이 이루어진 유체는 상기 히트펌프의 증발기로 공급되는 냉난방 공급시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 응축기에서는 냉매의 응축잠열이 상기 순환수로 방출되는 냉난방 공급시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 히트펌프는 증발기, 흡수기, 재생기, 응축기, 및 용액 열교환기를 구비하는 흡수식 히트펌프인 냉난방 공급시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열교환기에서 열교환이 이루어진 유체는 상기 히트펌프의 증발기로 공급되는 냉난방 공급시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 재생기는, 별개의 시스템에서 배출되는 고온의 열매체를 이송하는 열병합발전 배관으로부터 열교환됨으로써 열을 공급받는 냉난방 공급시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 재생기는 가열기를 구비하여, 상기 가열기에 의한 직접 가열에 의해 열을 공급받는 냉난방 공급시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 순환수는, 상기 순환배관을 통해 상기 흡수기를 거치면서 상기 증발기로부터 공급된 냉매증기와 열교환되어 1차 가열되고,
    상기 응축기를 거치면서 상기 재생기로부터 발생한 고온의 냉매증기에 의해 2차 가열되는 냉난방 공급시스템.
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