KR20130135426A - 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템 - Google Patents

연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20130135426A
KR20130135426A KR1020120058962A KR20120058962A KR20130135426A KR 20130135426 A KR20130135426 A KR 20130135426A KR 1020120058962 A KR1020120058962 A KR 1020120058962A KR 20120058962 A KR20120058962 A KR 20120058962A KR 20130135426 A KR20130135426 A KR 20130135426A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
combustion
fuel cell
reaction unit
reforming
gas
Prior art date
Application number
KR1020120058962A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101361698B1 (ko
Inventor
윤현기
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
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 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020120058962A priority Critical patent/KR101361698B1/ko
Publication of KR20130135426A publication Critical patent/KR20130135426A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101361698B1 publication Critical patent/KR101361698B1/ko

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
    • H01M8/06—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
    • 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
    • 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
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Abstract

연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템이 개시되어 있다. 본 발명은 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택을 구비하는 연료전지에 있어서,
상기 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택이 하나의 반응기 내에 동심관 형태로 내장되어 설치되고, 유체의 흐름 상으로 볼 때, 상기 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택이 순차적인 흐름(stream)을 갖도록 구성하며, 상기 연소반응부와 개질반응부는 서로 인접하여 설치되고, 상기 연소반응부 및 개질반응부의 외부에 수성가스전환부가 동심관 형태로 그들을 둘러싸서 설치되며, 상기 수성가스전환부와 스택은 열교환을 위한 예열공간을 사이에 두고 인접하여 설치되는 것을 특징으로 함으로써, 단일의 반응기 내에서 개질 반응, CO 수성전환 반응, 및 연소반응을 동시에 수행함으로써 CO함량이 낮고 H2 함량이 높은 가스 혼합물을 연료전지에 공급하여 에너지 효율을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템{REFORMING APPARATUS FOR FUEL CELL SYSTEM WITH COMBUSTOR}
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소반응부와 개질 반응부를 서로 인접하게 설치하는 일체화된 구조를 가지며, 연소반응부에서 연속적으로 발생되는 열량이 개질 반응부에서 소요되는 반응열로서 직접 공급됨으로써, 탄화수소 및 물/스팀 (또는 산소함유 가스)의 원료로부터 H2 생성에 필요한 에너지가 효율적으로 사용될 수 있도록 한 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지는 연료의 화학적 에너지를 직접 전기로 변환시키는 장치이며 많은 경우 수소(H2)를 연료로 사용하고 있다. 연료전지는 음극 (연료극, anode), 전해질(electrolyte), 양극(공기극, cathode)로 구성된 단위 cell에서 전기가 발생되며, 개회로 전압(OCV; open circuit voltage) 은 보통 1 V 전후로 생성된다.
대표적으로 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 인산형 연료전지 (PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell), 탄산염 연료전지 (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) 등이 있다.
연료전지 시스템에 공급되는 초기 연료로는 H2, CO, CH4, LNG, LPG, CH3OH, diesel, biogas, coal gas 등이 다양하게 사용될 수 있으나, 연료전지 반응 cell에 공급되기 전에 초기 원료를 수소(H2)를 다량 포함하는 혼합가스로 전환시킨 후, 반응 후 혼합가스를 그대로 사용하거나, H2 만을 고농도로 분리하거나, 또는 잔존 CO가스를 수십 10ppm 이내로 제거한 후, 연료전지 cell에 공급하여 전력을 생산한다.
온도 100℃ 전후에서 작동하는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)에서는, Pt등으로 구성된 음극 촉매에 CO가 피독(poisoning) 물질로 작용하므로 H2중의 CO 함유량이 10 ppm 이내로 제거된 후 사용되며, 중고온 650∼750℃ 범위에서 작동하는 탄산염 연료전지(MCFC) 및 고온 700∼1,000℃에서 작동하는 고체 산화물 연료전지(SOFC)는 고온에서 작동하므로 CO 가 촉매 피독 물질로 되지 않는 것으로 알려져 있다.
고온형 연료전지에 있어서는 초기 공급연료로서 많이 사용되는 것으로서 CH4, LNG, LPG, CH3OH, Diesel, Biogas, Coal gas 등이 있으며, 이를 수증기 개질(steam reforming)이나 산화 자열 개질 (auto thermal reforming)시켜 CO, H2, CO2 등이 주성분인 혼합가스를 제조하고 이를 그대로 사용하거나 H2 를 농축시켜 사용할 수 있다.
저온에서 CO gas는 H2 보다 연료전지 반응성이 낮으므로 CO농도를 낮추고 수성가스 반응(WGS: Water Gas Shiht, CO + H2O → H2 + CO2) 등을 통해 H2 농도를 높이는 것이 유리하며, 특히 배관 등에서 CO가스 누출시 인체 유독성(보통 수 10ppm 수준)이 유발되므로 CO농도는 낮게 유지하는 것이 선호된다.
연료를 개질하는 방법 중에서 수증기 개질방법 (Steam Reforming)이 잘 알려져 있다. CH4 를 사용하는 경우 수증기 개질 반응기(reformer) 는 보통 H2O/CH4 비율 2∼10, 촉매층 공간 속도(GHSV) 2,000∼7,000 hr-1, 반응 촉매층 온도 600∼900℃ 정도에서 반응된다. 반응기 구조는 반응열 공급성능을 높이는 구조로 설계되는 것이 중요하며, 한편으로는 CO농도를 낮추기 위해서는 별도의 촉매층을 설치하고 200∼300℃의 범위에서 당량비 이상의 H2O 존재 하에 수성가스 반응을 진행시키거나 또는 미량의 O2 를 첨가하여 부분연소 산화반응 (PROX : CO + ½O2 →CO2)으로 CO 를 제거하는 기능이 추가되기도 한다.
수증기 개질 반응은 수소 생성량 및 열 회수 관점에서 산화 자열개질 반응보다 효과적인 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 연료전지용 수소 제조에 많이 이용되고 있고, 개질기 구조에서는 열전달 효과를 높이고자 하는 여러 시도들이 있다.
한국특허 10-0719486 및 10-0589727 에 따르면, 마이크로 개질기(reformer)로서 미세유로를 갖는 금속박판을 다층으로 적층하고 가열체와 피 가열체가 연소용 박판과 열전달용 박판으로 교차 공급되는 system을 구성하고, 연료와 공기가 균일 혼합되고 누출되지 않음으로써 반응기내 열 분배를 향상시키는 장치를 제시하고 있다. 이러한 방식은 초소형 장치에서 열전달을 높이는 장점은 있으나 입구와 출구 사이에 압력차이가 크게 발생하고 대형화에는 적용되기 어려운 것으로 알려지고 있으며, 반응을 몇 단계로 나누어 진행시키는 어려운 문제가 있다.
한국특허 0156088에 따르면 환형 단일 반응관 구조의 개질기를 구성하고, 메탄올/수증기를 개질연료 및 버너연료로 사용하여 인산형 연료전지에 사용하는 개질가스 제조방법에 대해 제시하고 있다. 이 방법은 간단하기는 하나 열전달 면적이 적어 실질적으로 메탄올을 연료로 하는 단순한 경우에 국한되는 단점이 있다.
유럽특허 0195688에 따르면 열전달 면적이 더 많은 형태로 다중 동심관형 개질기 형태가 제시되어 있다. 특허에 따르면 연료가스가 첫 번째 반응구간과 두 번째 반응구간을 통과 하면서 수증기 개질 반응(CH4 + H2O → CO + 3H2) 이 충분히 진행되도록 하고 있으며, 반응열 공급을 위해 버너에서 연소된 고온의 열이 촉매 개질 반응 층을 통과하면서 배출되는 구조를 갖고 있다.
이러한 반응기는 크기가 작으면서 수증기 개질 반응을 충분히 진행하도록 하는 장점을 제공하기는 하나, 이를 위해서는 이미 버너 등을 통해 연소된 고온의 가스 온도를 더욱 높여 개질 반응에 필요한 열 에너지를 충분히 갖게 하거나 또는 연소에 사용되는 공기 유량을 충분히 높여 연소 가스의 온도가 과잉으로 높지 않아도 개질 반응에 필요한 열에너지를 갖게 하는 방법이 필요하게 되는데, 이는 개질기의 설계온도를 과잉으로 높게 하거나 또는 연료전지의 열효율을 낮추는 요인이 된다. 또한 연소가스의 온도가 높은 경우 접촉되는 개질 반응기의 촉매 층의 온도가 높아지며 이때는 CO 농도가 더 증가하는 경향이 발생한다.
따라서 연소공기의 사용량이 낮은 상태에서 연소가스의 온도를 과잉으로 상승시키지 않으면서도 열교환 성능을 높이고, 동시에 높은 H2 농도 및 매우 낮은 CO 농도를 갖는 개질기를 제조하는 데에는 한계를 갖고 있다.
또한 개질기에 열을 공급하는 방식으로, 연소용 버너가 개질기 내부 공간 또는 주변에 설치되어 별도의 연료를 연소한 이후에 연소된 고온 가스가 개질기 반응층을 통과하면서 열을 공급하는 방식 이외에도, 촉매 연소기가 외부에 설치되고 연소된 고온 가스가 배관 등을 통해 이동되어 개질기에 공급되는 방식이 적용될 수 있다.
촉매연소기는 주로 스택에서 배출되는 저농도 가스 혼합물 (예를 들면, 연료극에서 배출되는 미반응 H2 및 생성된 H2O 등과, 공기극에서 배출되는 공기와의 혼합물)을 촉매작용으로 연소시켜 열을 회수하는 것으로서, 이 경우에도 연소 촉매층의 보호 등을 위해 연소온도를 제한하는 것이 유리하며, 이를 위해 공기 사용량을 높이게 되나 이는 공기 공급량 과다에 따른 동력손실과 최종적인 열 손실로 이어지게 된다. 다른 방법으로 상온의 공기를 별도로 유입시키는 경우에도 열관리 측면에서는 바람직하지 못하다.
중소형 수증기 개질 반응기 형태로서 동심관(multiple concentric pipe) 형태의 예시가 유럽특허 0195688에 기술되고 있다. 가장 안쪽 동심관에는 개질기 반응층을 가열하기 위한 burner가 설치되어 있으며 이는 외부에서 공급되는 별도의 탄화수소 가스, 예를 들면 CH4 를 공기와 함께 연소시킴으로써 600∼1,000℃ 이상의 연소가스를 발생시킨 후에, 동심관의 한 쪽 끝(버너 반대쪽)에서 방향을 바꾸어 pipe 면을 따라 외부로 배출된다.
연소된 고온의 가스가 외부로 배출되면서 이웃하는 다른 동심관에 충전된 개질촉매 층에 열을 전달하고 개질반응에서 열이 흡수되면서, 통과되는 배출 연소가스의 온도는 급격히 낮아진다. 따라서 연소된 가스의 온도가 매우 높지 않으면 반응열 공급과 함께 통과되는 연소가스 온도가 급격히 낮아지고, 이는 공급되는 열이 제한되어 반응은 사실상 종료된다. 이 경우 개질반응이 충분히 진행되지 않게 되어 다량의 개질가스가 미반응 상태로(예를 들어 CH4 개질반응의 경우 CH4 상태로) 연료전지 스택(stack)에 공급되며, 이는 고온의 스택에서 탄소 생성이나 추가 개질반응으로 열 분포의 왜곡을 일으킬 수도 있다.
개질촉매는 연소 배기가스 통로와 이웃하는 다른 동심관에 충전되고, 추가적으로 외부 방향으로 설치된 또 다른 동심관에도 추가적으로 충전될 수 있는데, 수증기 개질 반응 층의 온도는 보통 600∼900℃ 이며 H2 CO, CO2 과 기타 미반응 CH4 및 H2O가 주성분으로 구성되어 있다.
개질된 반응 혼합물에서 CO는 10 mol% 이상까지 포함될 수 있으며, 이는 수성가스 전환 (CO + H2O→CO2 + H2) 을 위한 별도의 반응기를 통해 CO 감소와 추가적인 H2 생성을 유도한다. 이러한 예는 일본 특개평 2009-84084 등에 예시되어 있다. 수성가스 반응은 150∼300℃ 의 저온에서 진행되며, 발열반응 (ΔHo 298 = -9.7kcal/mol)이기 때문에 가능한 낮은 온도에서 진행되어야만 CO의 최종 농도를 낮출 수 있다.
고분자형 연료전지 (PEMFC)에서는 반응온도가 100℃ 전후로 낮고, 전극촉매에서의 CO 피독성이 크기 때문에, 200℃ 이하에서 수성가스 반응을 진행시키고 또는 추가적으로 더 낮은 온도에서 부분산화 반응 (PROX : CO + ½O2 → CO2)을 통해 CO를 거의 완전히 제거해서 사용하고 있다.
동심 관형 개질기 시스템에서는 전체적으로 소형 크기를 유지하고, 비교적 열효율과 단열효과가 양호한 구조를 보이고 있으나, 높은 반응열이 요구되는 수증기 개질반응(ΔHo 298 = 49.27kcal/mol, CH4 + H2O → CO + 3H2)에서 원활한 열 공급을 위해서는 동심관의 면적(예를 들어, 촉매층 높이x지름)이 넓고 촉매층의 두께(예를 들어, 동심관 사이의 간격)이 작을수록 유리한 반면, 대형화하는 데에는 구조적으로 불리한 측면이 있다. 특히 개질반응을 충분히 높게 하기 위해 촉매 층의 온도를 높이면서도 많은 반응열을 공급하기 위해서는, 유입되는 연소가스의 화염온도가 과잉으로 높게 유지되어야 하며 이는 개질기의 재질이나 촉매의 변형을 유도하는 단점이 될 수 있다.
미국특허 5,167,933 및 5,167,944, 유럽 1,055,637A1 등에서는 다관 튜브(multi tubular) 형태의 스팀 개질기의 예를 도시하고 있다. 다관 튜브형 촉매층 반응기에서는 다수의 튜브에 촉매를 충전하고 반응가스를 통과시키고, 주변의 공간(shell-side)에 가열 또는 냉각 유체를 통과시키면서 열교환 하는 것으로서, 특히 반응열이 크거나 반응층 온도를 좁은 범위에서 균일하게 유지하는 경우에 효과적이며, 대형화에 유리한 장점이 있는 것으로 알려져 있다.
그러나 상기 다관 형태의 촉매층 반응기에서는 주로 CO농도가 높은 합성가스(syn-gas)를 제조하는데 적용되고 있는데, 반응속도를 높이기 위하여 고온으로 운전될 뿐만 아니라 CO함량이 높아짐에 따라 반응열이 많이 소요되며, 이에 따라 대형 장치에서 고온의 연소 화염을 통해 가열을 하며, 농축된 H2 stream을 얻기 위해서는 수증기 개질 반응과 수성가스 전환 반응기가 별도로 설치되어 각각을 별도 운전하는 문제가 있다.
연료전지나 H2 제조용에는 반응열 소요량이나 장치 운전측면에서도 CO함량이 낮은 H2가 유리하며, 개질기에서 CO농도가 높지 않은 H2 stream이 제조되기를 원하지만, 대부분 경우에 개질 반응기 이후에 CO제거를 위한 수성가스 반응기(water gas shift reactor, 예를 들면 고온 수성가스 반응기, 저온 수성가스 반응기) 및 선택 산화 CO제거 반응기(PROX반응기) 등이 다단계로 추가 설치되기도 한다. 이때 수증기 개질 반응은 흡열 반응이기 때문에 외부에서 연료를 공급, 연소시켜 반응열을 공급해야 하고, 반대로 CO 제거용 수성가스 반응기는 발열반응이기 때문에 H2 혼합물을 300℃, 좋게는 200℃ 이하까지 낮게 유지(냉각) 하면서 반응해야 하기 때문에, 전체적인 에너지 효율이 감소되며, 장치 및 운전이 복잡한 단점이 있다.
다른 한편으로 단일 반응기 system내에서 고농도의 H2 stream을 얻고자 하는 노력들이 있다. 특허 WO 00/31816에서는 수소 발생과 수소 분리를 동시에 하는 개질기 형태로서 수평 디스크 형태의 금속 박막 분리층 사이에 촉매가 충전된 구조를 제시하고 있다. 반응 연료는 메틸 알콜이나 에틸 알콜 등을 사용하고 반응 후 수소가 일부 제거된 잔여가스를 연소하여 반응기 열원으로 사용하고, 소형 이동 차량에 사용할 수 있는 목적을 제시하고 있다.
또한 미국특허 0068260A1에서는 농축된 H2를 제조함에 있어서, 개질기 촉매층의 가열부에 다수의 연소 관(tube) 및 연소 노즐을 설치하여 연소부 온도를 비교적 균일하게 유지하고, 동시에 반응기 중심부에는 H2-멤브레인(membrane) 관을 설치하여 반응 혼합물로부터 H2 를 투과 농축하고 나머지 CO, CO2, H2O 등과 분리하는 방법을 통해, CO 등의 함량이 낮고 고농도의 H2를 제조하는 방법을 제시하였다.
그러나 이러한 특허들은 단일 반응기 내에서 H2를 고농도로 분리한다는 특징은 주장되고 있으나, 고온에서 장기간 안정하며 투과량이 많고 동시에 선택도가 높은 H2 분리투과막이 필요하며, 별도의 H2 가스(sweep gas)가 필요하며 이에 따른 부대 설비가 추가되어야 하는 단점이 있으며, 개질기에 열을 공급하고 온도를 조절하기 위해 연소노즐이 다수 설치되어야 하고, 연소노즐의 과도한 온도상승을 억제하기 위해 연소공기를 과잉으로 공급해야 하는 문제 등이 있다.
한편 연료전지 cell/stack 에서는 공급되는 수소(H2) 또는 혼합가스 (예를 들면 CO, H2, CH4등) 가 연료전지 반응에 소요되고, 미 반응된 H2 또는 CO, CH4 등은 스택으로부터 배출되고, 일부는 재 순환 되기도 하나, 나머지는 외부로 배출되고 있다. 배출되는 비율은 1∼50%, 좋게는 10∼50%, 더욱 좋게는 20∼30% 정도이며, 이는 연소기를 통해 직접 연소시키고 개질기의 열원으로써 회수 사용될 수 있다.
스택의 음극(anode)으로부터 배출되는 미 반응 연료 (H2, CO, CH4 등)를 스택의 양극(cathode)부에서 나오는 배출공기와 함께 직접 연소하는 경우 그 온도는 더욱 높아지게 된다. 스택에서 배출되는 미반응 연료나 공기 잔여가스의 온도는 스택에서 발생된 열로 인해 더욱 높아진 상태(700∼1,000℃)가 되며, 여기에 미반응 연료가스가 많거나 공기 잔여량이 충분히 많지 않으면 추가적으로 200∼500℃가 상승하므로, 최종 연소 혼합가스의 온도는 1,100℃ 이상, 적어도 900℃ 이상의 고온이 된다.
이러한 과잉 온도상승을 억제하기 위해서는 연소기에 공기 량을 많이 공급하거나 내부에서 공기 재순환 량이 많아야 하는데 이는 공기 배기 가스를 통한 열손실을 증가시키거나 공기 공급을 위한 동력을 많이 소비하게 되는 단점이 된다.
수증기 개질 반응기는 수소 생산량을 높이기 위해 고온의 가열매체 (연소가스)를 사용하고 촉매 층의 온도를 850℃ 이상까지 상승시키기도 하나, 이 경우 CO 함량이 증가하고, 반응기 재질이 특수 합금으로 구성되어야 하며, 촉매의 내구성이 저하되는 단점이 있으므로, 실질적으로는 촉매 반응층의 온도를 750℃이하로 균일하게 유지하고, 연료전지 스택에서 배출되는 고온의 미반응 연료를 활용한 가열매체(연소가스)가 개질기 촉매층 주변의 전 공간에서 가능한 균일하게 연소하여 국부적인 과잉 온도 상승을 방지하되, 연소가스의 온도를 높아도 800℃ 이하로 가능한 균일하게 유지하는 것이 효과적이다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 연소 공기량을 적게 하면서 고온의 가열 원(heating source)을 그대로 사용하여 에너지 사용효율을 높일 수 있도록 한 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단일의 반응기 내에서 개질 반응, CO 수성전환 반응, 및 연소반응을 동시에 수행함으로써 CO함량이 낮고 H2 함량이 높은 가스 혼합물을 연료전지에 공급할 수 있도록 한 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 개질 촉매층과 연소 촉매층을 인접하여 설치하고, 연소 촉매층의 전 공간에서 연속적으로 연소가 진행되면서 곧바로 개질기 반응 촉매 층에서 소모됨으로써 연소가스의 온도가 국부적으로 과잉으로 상승하지 않으면서도 개질 반응을 촉진시킬 수 있도록 한 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연소 촉매층의 연소를 분산시켜서 진행시킴으로써, 전체 시스템에서의 최고 온도를 크게 낮출 수 있도록 한 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템은, 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택을 구비하는 연료전지에 있어서,
상기 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택이 하나의 반응기 내에 동심관 형태로 내장되어 설치되고, 유체의 흐름 상으로 볼 때, 상기 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택이 순차적인 흐름(stream)을 갖도록 구성하며, 상기 연소반응부와 개질반응부는 서로 인접하여 설치되고, 상기 연소반응부 및 개질반응부의 외부에 수성가스전환부가 동심관 형태로 그들을 둘러싸서 설치되며, 상기 수성가스전환부와 스택은 열교환을 위한 예열공간을 사이에 두고 인접하여 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 연소반응부 및 개질반응부는 함께 고온구역을 형성하며, 상기 개질반응부는 내부에 개질촉매를 충전하고 튜브형태로 하방으로 길게 설치되는 다수의 개질반응관을 구비하고, 상기 연소반응부는 상기 다수의 개질반응관들 사이의 공간으로서, 연소가스촉매가 충전되어 있고, 그 중앙부에는 연소가스 인입부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 수성가스전환부는 저온구역을 형성하며, 수성가스 촉매가 충전된 수성가스 반응기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 수성가스 반응기의 최외각에는 유입되는 연료를 예열하기 위한 예열장치가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 연소반응부 및 개질반응부에는, 연료와 함께 공급되는 물을 기화시킬 수 있는 기화장치를 더 설치하는 것을 특징으로 한다.
상기 스택은 연소반응부, 개질반응부 및 수성가스전환부의 하단에 일체로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 연소반응부의 연소가스 인입부는 상기 스택의 배기가스 배출부와 연통하여 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 연소반응부의 연소가스 인입부는 원통형 파이프 형상을 가지며, 그 원통형 벽면에 다수의 가스 유출공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 연소 촉매층은 미반응 연료전지 폐가스나 또는 외부에서 공급되는 연료 등이 연소 촉매층을 통과하면서 서서히 연소되며, 동시에 연소 촉매층에서 발생하는 고온의 연소열이 인접한 개질 반응 촉매층으로 연속적으로 전달됨으로써, 연소공기를 과잉으로 사용하지 않아도 연소가스 온도가 과도하게 상승하지 않도록 개질 반응기의 온도를 유지시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 단일의 반응기 내에서 개질 반응, CO 수성전환 반응, 및 연소반응을 동시에 수행함으로써 CO함량이 낮고 H2 함량이 높은 가스 혼합물을 연료전지에 공급하여 에너지 효율을 크게 높일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 연소 촉매층의 연소를 분산시켜서 진행시킴으로써, 전체 시스템에서의 최고 온도를 크게 낮출 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에서는 메탄, 프로판, 알콜, DME, 바이오 가스, 디젤 등을 기본 원료로 하여 물/스팀(또는 산소함유 유체)를 개질반응부 내부의 촉매 반응층에 공급하여 연료전지용 개질가스를 제조하는 개질기 및 연소기에 대하여 이에 필요한 반응열량은 개질기의 반응촉매와 바로 인접하는 개질기 외부의 연소 촉매 층에서 연료 또는 다른 미반응 연료가 포함된 고온의 배기가스를 연소시키면서 공급하는 장치를 제공한다.
이때 연소 촉매층에서 발생하는 고온의 열이 개질 촉매층에 직접적이고 연속적으로 공급되면서, 연소공기의 공급량이 많지 않고 고온인 경우에도 연소반응부 및 개질 반응부에서 과도한 온도상승 없이 효율적으로 개질 반응을 위한 반응열을 공급하는 연소반응부 및 개질반응부를 제공한다.
연소 층에서는, 연료전지에서 배출되는 고온의 미반응 폐 가스나 또는 외부에서 공급되는 연료 등이 연소 촉매를 통과하면서 서서히 연소되며, 동시에 연소 층에서 발생하는 고온의 연소열은 인접된 개질 반응 촉매 층으로 연속적으로 전달됨으로써, 연소공기를 과잉으로 사용하지 않아도 연소가스 온도가 과도하게 상승하지 않고 개질 반응의 온도를 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의해서 1차 개질된 가스 혼합물은 다시 수성가스(WGS: Water Gas Shift) 반응을 거쳐 CO 함량이 낮아지고 H2 함량이 높은 상태로 연료전지에 공급되게 하고, 동일 반응기 내에서 연소반응과 개질반응을 동시에 진행시켜 에너지 효율을 높이고 장치를 간단하게 할 수 있는 것이다. 특히, CO 농도가 높은 상태로 연료전지 스택에 공급되는 경우, 연료전지 내에서 CO가 H2O와 반응하면서 다량의 열이 발생하고, 이는 스택 내의 온도 편차(분포)를 더욱 왜곡시키는 현상을 일으키므로 피하는 것이 유리하다.
고체 산화물 연료전지(SOFC)는 600∼1,000℃의 고온에서 작동하며, 연료(예들 들어, H2)를 스택(stack) 온도까지 예열시켜야 하며 스택으로부터 배출되는 배기가스 역시 600∼1,000℃의 고온에서 배출되므로, 개질기와 스택이 직접 연동되어 작동하는 것이 열효율 측면에서 중요하다. 특히 소형화 및 콤팩트(compact)화를 지향하는 중소 용량의 연료전지에서는 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택을 직접 연계시킨 내장형으로 설계해야 하는 것이 본 발명의 중요한 특징이다.
도 1은 본 발명에 따른 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템은, 크게 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택으로 구성되며, 그들이 하나의 반응기 내에 동심관 형태로 내장되어 설치된다. 또한, 그들은 유체의 흐름(stream) 상으로 볼 때 상기 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택이 순차적인 흐름을 갖도록 구성한다.
상기 연소반응부와 개질반응부는 서로 인접하여 설치되며, 그들 외부에 수성가스전환부가 동심관 형태로 설치된다. 이때, 상기 연소반응부와 개질반응부는 고온(600∼1,000℃)의 연소반응이 발생하고 개질반응부에 열을 공급하는 고온구역(H)에 설치되고, 상기 수성가스전환부는 상기 고온구역(H)의 외곽을 둘러싸며 수성가스 반응에 적합한 온도인 150∼350℃를 유지하는 저온구역(L)에 설치된다.
더욱 구체적으로 설명하면, 상기 개질반응부는 다수의 개질반응관(26)이 고온구역(H)에 튜브형태로 설치되어 있고, 상기 개질반응관(26)의 내부에는 개질촉매(25)가 내장되어 있다. 상기 다수의 개질반응관(26)들 사이의 공간(S)에는 연소가스촉매(41)가 충전되어 있다. 또한, 상기 저온고역(L)에 위치한 수성가스전환부는 동심관 형태의 수성가스반응기(32)를 구비하고, 상기 수성가스반응기(32)의 내부에는 수성가스 촉매(31)가 충전되어 있다.
개질반응관(26)은 열교환용 튜브 형태로 구성되며 개질촉매(25)는 열교환 개질반응관(26)의 내부에 충전되며, 열교환 개질반응관(26)의 외부에는 연소가스촉매(41)가 충전되어 있어서, 개질반응에 필요한 열을 연소가스촉매(41)들이 충진된 연소반응부 공간(S)로부터 직접 공급받는 것이다.
상기 개질촉매(25)와 수성가스 촉매(31)는 충전이 쉽도록 작은 구형이거나 작은 원통형 등의 형태를 가지며, 연소가스 촉매(41)는 연소가스가 잘 통과되고 압력 손실이 적도록 촉매 입자의 형태가 구형이거나 촉매 입자 내에 구멍을 갖는 원통형 형태일 수 있다.
개질촉매(25), 수성가스 촉매(31) 및 연소가스촉매(41)는 여러 가지가 많이 알려져 있으며, 시판되는 것을 그대로 사용하거나 새로운 촉매를 제조하여 사용할 수도 있으며, 또한 연소가스촉매(41)는 다수의 개질반응관(26) 사이의 공간(S)에 촉매입자로서 충전되거나 개질반응관(26)의 외부 표면에 코팅되어 사용될 수도 있다.
개질 반응의 연료는 여러 가지가 사용될 수가 있고 CH4등이 많이 사용되나, 본 발명에서는 이에 국한되지는 않고 대표적으로 CH4를 예로 들어 설명될 수 있다. 연료(CH4)는 연료공급부(21)를 통해 수증기 또는 물과 함께 공급되며 예열과정을 통해 튜브형태로 이루어진 개질반응관(26)에 공급된다. 물은 반응기 시스템에 공급되기 전에 수증기(steam)로 기화되어 공급될 수도 있으며, 때로는 액화된 물로써 반응기 시스템 내에 설치된 기화기에 공급되어 기화될 수도 있으며, 어느 경우나 적용 가능하다. 상기 연료공급부(21)를 통해서 공급되는 CH4+H2O의 온도는 상온∼300℃의 온도를 유지한다.
연료, 예를 들면 CH4와 물 또는 수증기는 예열장치(22)를 거치면서 수성가스반응기(31)에서 발생하는 열과 열교환을 하여 예열된 상태로 다수의 연료공급관(23)을 통해 다수의 개질반응기(26) 상단에 공급된다. 이때, 물이 공급되는 경우에 물을 기화시킬 수 있는 기화장치(24)를 별도로 설치할 수 있다. 상기 예열장치(22)는 열교환을 위해 상기 수성가스 반응기(32)의 최외각에 설치되는 것이 바람직하다.
연료와 수증기가 공급되는 중간에 스팀이 응축되지 않도록 예열부의 온도는 150℃이상이 되는 것이 좋으며, 또한 개질 반응이 원활히 진행되도록 최종 예열온도는 500℃이상인 것이 좋다. 본 발명에서는 순간적으로 물이 과잉으로 공급되거나 응축되거나 또는 중간에 스팀이 부분적으로 응축되어 공급되는 경우 등에도 튜브형 개질반응관(26)의 내부로 액체의 물이 유입되는 것을 방지하는 방법으로서, 스택 배기가스에 의해 고온으로 유지되고 있는 수분증발을 위한 보조장치로서 기화장치(24)를 별도로 설치하여 운전하는 것이다.
개질반응 연료 및 스팀은 보통 S/C (Steam to Carbon Ratio)의 mol 비율이 2 내지 5정도로 공급되며 촉매 층의 온도는 보통 500∼800℃ 정도로 유지되며, 이어서 수성가스 반응(WGS)이 이어지는데 수성가스반응기(32)의 내부온도는 보통 200∼300℃ 정도가 좋은 것으로 알려져 있다.
본 발명에 있어서, 개질반응부와 접하고 있는 연소반응부의 온도는 대략 600∼1,000℃ 정도로 유지하며, 바람직하게는 600∼850℃ 정도가 좋다.
도 1 및 도 2에는, 연소가스촉매(41)가 충전되어 있는 부분을 도시하고 있으며, 지름(외경)방향으로는 연소가스 인입부(14)와 개질촉매(25)가 충전된 다수의 개질반응관(26)이 설치되어 있는 개질반응부 및 연소반응부들 사이의 공간(S)에 이르며, 높이 방향으로는 개질반응관(26)의 높이와 유사하게 촉매를 충전하여 연소 반응부로 활용한다. 또 다른 방법으로는 개질반응관(26)의 외부 표면에 코팅하여 사용할 수도 있다.
연소가스의 흐름은 전체적으로는 지름(외경) 방향으로 흐르기는 하나, 도 1과 같이 상하로 흐르게 하거나, 도 3과 같이 연소가스 인입부(14)의 원통형 벽면에 다수의 가스 유출공(50)을 형성시켜 직접 지름(외경)방향으로 흐르게 할 수 있으며, 연소된 열이 개질반응관(26)의 개질촉매(25)에 잘 전달되도록 하는 방향에서 여러 형태로 선정될 수 있으며, 이에 국한되지는 않는다.
개질반응관(26)의 개질촉매(25)에서 개질된 개질 가스는 개질반응관(26)의 하단으로 이동한 후에, 동심관 형태의 수성가스반응기(32)로 공급되어 수성가스 촉매(31)에 의해 수성가스 반응이 진행될 수 있다.
이때, 수성가스 반응기(32)에서는 개질촉매(25)와 수성가스촉매(31)가 혼합되어 충전되어도 좋으며, 또는 하단에는 개질촉매(25), 상단에는 수성가스 촉매(31)가 충전되는 것도 가능하다.
수성가스 반응기(32)는 동심관 형태로 설치되는 것이 바람직하나, 선택적으로 원형이나 사각형 형태를 가지는 것도 가능하다.
수성가스촉매(31)를 통해 수성가스 반응을 진행시켜 CO함량이 낮고 H2가 농축된 연료를 얻을 수 있게 된다. 특히, 예열판(29)과 예열장치(22)를 통하여 수성가스 반응에서 발생되는 반응열을 사용하여 연료 혼합물(CH4+H2O)을 예열할 수 있는 것이다. 이때 수성가스의 반응이 150∼350℃에서 진행되도록 연료공급부(21)를 통해서 유입되는 예열용 가스 혼합물의 유입온도는 너무 낮거나 높지 않아야 하며, 대략적으로 200∼300℃ 정도를 유지하는 것이 바람직하다.
수성가스 전환반응이 진행된 중고온의 가스 혼합물이 연료전지 스택에 공급되기 위해서는 다시 고온으로 예열되는 것이 필요하며, 상기 중고온의 가스 혼합물은 반응가스 예열공간(35,36)을 통해 다시 온도가 상승된다.
상기 반응가스 예열공간(35,36)에서의 열교환은 스택 내부와의 온도차에 의해 이루어지는데, 예를 들어 스택 내부의 온도가 약 700∼750℃의 온도를 유지하기 때문에 수성가스 반응기(32)를 지나온 중고온의 가스 혼합물(200∼300℃)이 상기 반응가스 예열공간(35,36)에서 열교환을 통해 고온으로 예열되는 것이다.
온도가 상승된 상기 가스 혼합물인 반응가스는 연료가스 공급관(11)을 통해 스택 설치부(10)에 공급되며, 스택설치부(10)에는 공기공급관(12)을 통해 스택의 양극(공기극)에 공급될 공기가 유입된다. 연료전지 반응을 거친 반응가스(미반응 H2, CO, CH4 및 H2O, CO2등) 및/또는 공기는 스택의 배기 가스 배출부(13) 및 연소가스 인입부(14)을 통해 연소기 및 개질기 부분으로 이송된다.
여기서, 상기 배기 가스 배출부(13)에서의 온도는 상기 예열공간(35,36)과의 열교환에 의해 약간 낮아진 후, 연소가스 인입부(14)를 통해 연소 반응구간(41)을 통과하면서 연소되고, 동시에 개질 반응관(26) 및 개질촉매(25)에서 열을 흡수하여 사용함으로써, 배출된 배기가스 온도 상승이 전체적으로 억제되고, 이렇게 낮아진 배기가스는 전체 연료전지 시스템의 최고 온도를 낮출 수 있게 해준다. 연료전지 전체 시스템의 최고 온도를 낮춘다는 의미는 시스템에 사용되는 부품들의 수명을 길게 해주고, 고장을 유발시키는 원인을 크게 감소시킨다는 효과를 제공한다.
스택 설치부에는 예열을 위해 예열용 버너(15)가 설치될 수 있으며, 유입되는 공기는 별도의 예열장치 등을 통해 예열되어 공급될 수도 있다.
고체 산화물 연료전지는 600∼1,000℃의 고온에서 작동하며, 연료(예를 들어, H2)를 스택 온도까지 예열시켜야 하며 스택으로부터 배출되는 배기가스 역시 고온에서 배출되며, 개질반응부와 스택이 직접 연동되어 작동함으로써, 연료전지의 에너지효율이 증가된다.
특히, 소형화 및 콤팩트화 된 중소 용량의 연료전지로서 연소기, 개질기 및 스택이 직접 연계된 내장형으로 설계가 가능하며, 연료전지 셀/스택에서 미 반응된 5∼50% H2 및 배기 공기가 함유하고 있는 고온의 열에너지가 연소기/개질기를 통해 효율적으로 회수 활용될 수 있다.
개질반응부, 수성가스 전환부 및 연소반응부는 전후 좌우 방향으로 볼 때 가능한 한 대칭적인 형태가 좋으며, 바람직하게는 동심관 형으로서 원형이나 사각형으로 이루어지는 것도 사용온도 범위가 넓고 운전 온도 변화가 큰 경우에 있어 열팽창에 따른 기계적인 스트레스를 완화시키는 장점을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템의 작동에 대하여 설명한다.
연료공급부(21)를 통해 연료(예를 들어, CH4+H2O)가 예열장치(22)로 유입된다. 유입된 연료는 수성가스 반응기(32)의 반응열과 열교환되어 예열된 상태로 연료공급관(23)을 통해 다수의 개질반응관(26)으로 공급된다.
상기 다수의 개질반응관(26)에 공급된 연료는 연소반응부로부터 제공되는 연소열에 의해 개질촉매(25)와 개질반응을 일으키게 된다. 개질반응관(26)을 통과한 연료는 수성가스 반응기(32)로 이동하여 수성가스 촉매(31)와 반응하여, CO 함량은 낮고 H2 함량은 높은 반응가스 혼합물을 생성한다. 이때, 상기 수성가스 반응기(32)에서 발생하는 반응열이 상기 예열장치(22)를 통과하는 연료를 예열시키게 되고, 그로 인해 수성가스 반응기(32)는 저온으로 열교환되어 수성가스 촉매(31)의 반응을 최적화시킨다.
상기 수성가스 반응기(26)를 통과한 저온의 반응가스 혼합물은 예열공간(35, 36)에서 스택 내부에 있는 고온의 배기가스와 열교환되어 다시 고온의 반응가스로 전환되어 스택 설치부(10)로 이동하게 된다.
상기 스택 내부에서 공기공급관(12)를 통해 공급되는 공기와 상기 반응가스 혼합물이 연료전지 반응을 진행하고 그를 거친 반응가스 및 공기는 배기가스 배출부(13) 및 연소가스 인입부(14)를 통해서 연소반응부 및 개질반응부로 이송되는 것이다.
10: 스택설치부 11: 연료가스 공급관
12: 공기 공급관 13: 배기가스 배출부
14: 연소가스 인입부 21: 연료공급부
22: 예열장치 23: 연료공급관
25: 개질촉매 26: 개질반응관
29: 예열판 31: 수성가스 촉매
32: 수성가스 반응기 35, 36: 예열공간
41: 연소가스 촉매 H: 고온구역
L: 저온구역 S: 공간

Claims (8)

  1. 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택을 구비하는 연료전지에 있어서,
    상기 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택이 하나의 반응기 내에 동심관 형태로 내장되어 설치되고,
    유체의 흐름 상으로 볼 때, 상기 연소반응부, 개질반응부, 수성가스전환부 및 스택이 순차적인 흐름(stream)을 갖도록 구성하며,
    상기 연소반응부와 개질반응부는 서로 인접하여 설치되고,
    상기 연소반응부 및 개질반응부의 외부에 수성가스전환부가 동심관 형태로 그들을 둘러싸서 설치되며,
    상기 수성가스전환부와 스택은 열교환을 위한 예열공간을 사이에 두고 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연소반응부 및 개질반응부는 함께 고온구역을 형성하며,
    상기 개질반응부는 내부에 개질촉매를 충전하고 튜브형태로 하방으로 길게 설치되는 다수의 개질반응관을 구비하고,
    상기 연소반응부는 상기 다수의 개질반응관들 사이의 공간으로서, 연소가스촉매가 충전되어 있고, 그 중앙부에는 연소가스 인입부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수성가스전환부는 저온구역을 형성하며, 수성가스 촉매가 충전된 수성가스 반응기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 수성가스 반응기의 최외각에는 유입되는 연료를 예열하기 위한 예열장치가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 연소반응부 및 개질반응부에는,
    연료와 함께 공급되는 물을 기화시킬 수 있는 기화장치를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 스택은 연소반응부, 개질반응부 및 수성가스전환부의 하단에 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 연소반응부의 연소가스 인입부는 상기 스택의 배기가스 배출부와 연통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 연소반응부의 연소가스 인입부는 원통형 파이프 형상을 가지며, 그 원통형 벽면에 다수의 가스 유출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템.
KR1020120058962A 2012-06-01 2012-06-01 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템 KR101361698B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120058962A KR101361698B1 (ko) 2012-06-01 2012-06-01 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120058962A KR101361698B1 (ko) 2012-06-01 2012-06-01 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130135426A true KR20130135426A (ko) 2013-12-11
KR101361698B1 KR101361698B1 (ko) 2014-02-11

Family

ID=49982650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120058962A KR101361698B1 (ko) 2012-06-01 2012-06-01 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101361698B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015102138A1 (ko) * 2014-01-06 2015-07-09 에스케이이노베이션 주식회사 고체 산화물 연료전지 시스템의 일체형 예열 모듈

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK165946C (da) 1985-03-21 1993-07-05 Haldor Topsoe As Reformingproces under varmeudveksling og reaktor dertil
JP3706611B2 (ja) * 2002-11-21 2005-10-12 三洋電機株式会社 燃料電池用水素発生装置
KR100551053B1 (ko) * 2004-06-29 2006-02-09 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템의 개질기 및 이를 채용한 연료 전지시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015102138A1 (ko) * 2014-01-06 2015-07-09 에스케이이노베이션 주식회사 고체 산화물 연료전지 시스템의 일체형 예열 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
KR101361698B1 (ko) 2014-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101102804B1 (ko) 고체산화물형 연료전지 시스템의 기동 방법
US9240601B2 (en) Fuel cell module
US9343765B2 (en) Fuel cell module
US9419297B2 (en) Fuel cell module
EP2810326B1 (en) Fuel cell module
EP2842190B1 (en) Fuel cell module with heat exchanger
KR20150143080A (ko) 열전달 성능이 향상된 연료전지용 개질 반응 시스템
EP2891206B1 (en) Fuel cell module
JP5317136B2 (ja) バーナーノズル装置及びこれを備えた燃料改質装置
JP2005213133A (ja) 改質器および燃料電池システム
KR101361698B1 (ko) 연소기와 개질기가 일체로 복합된 연료전지 시스템
EP3022790B1 (en) Fuel cell module
US9786933B2 (en) Fuel cell module
KR20080027686A (ko) 열전달핀이 설치된 증발기를 갖는 개질기
JP2005089210A (ja) 改質器とその運転方法ならびに燃料電池システム
US9337506B2 (en) Fuel cell module
KR20070040249A (ko) 냉각 장치를 갖는 연료 전지 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170102

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180711

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181122

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191123

Year of fee payment: 7