KR20140081123A - Fuel cell module for high efficiency - Google Patents

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KR20140081123A
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Abstract

A high-efficiency fuel cell module according to the present invention includes a reformer that is connected to a fuel gas supply line; a fuel cell stack that is connected to each of the reformer and an air supply line; and a combustor that is connected to the fuel cell stack, and combusts combustible gas by mixing air electrode exhaust gas with fuel electrode exhaust gas of the fuel cell stack, in which part of fuel gas and air supplied during an initial stage of an operation is used to generate heat in the combustor. According to the present invention, part of the fuel gas and the air supplied during the initial stage of the operation is used in the combustor so that high-temperature exhaust gas for heating the fuel gas and the air supplied to the fuel cell stack during the initial stage of the operation is generated. Also, a recirculation blower and a heat exchanger for stable operation of the recirculation blower are disposed so as to increase a recirculation transport force for the fuel electrode exhaust gas of the fuel cell stack, and thus the efficiency of the fuel cell module can be increased.

Description

고효율 연료전지 모듈{Fuel cell module for high efficiency}[0001] Fuel cell module for high efficiency [0002]

본 발명은 연료전지 모듈로서, 운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 연소기에서 이용 및 연료극 배기가스의 재순환력 증대를 통한 효율을 높이는 고효율 연료전지 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a high efficiency fuel cell module which improves the efficiency of fuel gas and air supplied at the beginning of operation by using a part of the air in a combustor and increasing the recirculation force of the anode exhaust gas.

연료전지는 연료가스 및 공기가 각각 연료전지 스택의 연료극과 공기극으로 유입되어 전기화학반응에 의해 전기를 생산하게 된다. 일반적으로 고체산화물 연료전지는 600℃ 이상의 고온에서 작동하므로 연료전지 시스템의 설계에 있어 열관리가 중요하게 고려되어야 한다.
In the fuel cell, fuel gas and air flow into the fuel electrode and the air electrode of the fuel cell stack, respectively, to produce electricity by an electrochemical reaction. In general, solid oxide fuel cells operate at a high temperature of 600 ° C or higher, so thermal management must be considered in the design of fuel cell systems.

도 1은 종래기술에 따른 연료전지 모듈을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional fuel cell module.

도면을 참조하면, 종래기술의 연료전지 모듈은 전기화학적 반응이 일어나는 연료전지 스텍(5), 및 상기 연료전지 스텍(5)에 연료가스를 공급하기 위한 연료가스 공급라인(F)과 상기 연료전지 스텍(5)에 공기를 공급하기 위한 공기 공급라인(A)이 구성된다. 아울러, 상기 연료전지 스텍(5)에는 연소기(6)가 연결될 수 있다.Referring to the drawings, a conventional fuel cell module includes a fuel cell stack 5 in which an electrochemical reaction takes place, a fuel gas supply line F for supplying fuel gas to the fuel cell stack 5, An air supply line A for supplying air to the stack 5 is constituted. In addition, a combustor 6 may be connected to the fuel cell stack 5.

구체적으로, 상기 연료가스 공급라인(F)에는 탈황기(1), 개질기(3)가 장착되며, 상기 개질기(3)에서 사용되는 물을 공급하기 위한 물 공급라인(W)이 연결된다. 아울러, 상기 공기 공급라인(A)에는 송풍기(2)가 장착된다.Specifically, a desulfurizer 1 and a reformer 3 are installed in the fuel gas supply line F, and a water supply line W for supplying water used in the reformer 3 is connected. In addition, the air supply line (A) is equipped with a blower (2).

또한, 상기 연료전지 모듈은 초기 가동 시 개질기(3)에 대한 수증기 공급을 위해 필요한 가습기(8)와, 개질기(3)의 반응온도 유지를 위해 연료가스를 가열하는 열교환기(4)를 구비한다.The fuel cell module further includes a humidifier 8 necessary for supplying water vapor to the reformer 3 at the time of initial operation and a heat exchanger 4 for heating the fuel gas to maintain the reaction temperature of the reformer 3 .

상술한 구성을 가지는 종래기술의 연료전지 모듈은, 연료전지 스텍(5) 내에서 정해진 부하에 의하여 연료 및 공기의 이용효율이 정해지며 반응하지 않고 남은 배기가스의 일부는 열교환기(4)에서 열교환한 후 연료극 배기가스 배관(FE)을 통해 재순환 시킴으로써 연료전지 모듈의 효율을 증가시키고, 나머지는 연료극 배기가스 배관(FE)을 통해 공기극 배기가스 배관(AE)의 공기극 배기가스와 혼합하여 연소기(6)에서 연소시킨 후 고온의 연소기 배기가스를 배가스 배관(E)을 통해 열교환기(7)에서 연료전지 스텍(5)으로 공급되는 연료가스 및 공기와 열교환하여 효율적으로 처리하는 시스템이 구성된다.
In the conventional fuel cell module having the above-described configuration, the utilization efficiency of fuel and air is determined by the load determined in the fuel cell stack 5, and a part of the exhaust gas remaining unreacted is heat- The efficiency of the fuel cell module is increased by recycling it through the anode exhaust gas pipe FE and the rest is mixed with the cathode exhaust gas of the cathode exhaust gas pipe AE through the anode exhaust gas pipe FE, ), And then a high-temperature combustor exhaust gas is heat-exchanged with the fuel gas and the air supplied from the heat exchanger 7 to the fuel cell stack 5 through the exhaust gas pipe E to efficiently treat the exhaust gas.

그러나, 상기 연료전지 모듈은 연료전지 스텍(5)에 공급되는 천연가스와 공기를 적정 온도 이상으로 가열해야 하는데, 초기 가동 시 가열을 위해 공급되는 연소기(6)의 열이 충분하지 않아서 이로 인하여 가열시간이 오래 걸리게 되어 결과적으로 연료전지 모듈의 효율이 떨어지게 되는 한계점을 지닌다.However, the fuel cell module needs to heat the natural gas and the air supplied to the fuel cell stack 5 to an appropriate temperature or higher. Since the heat of the combustor 6 supplied for heating at the initial operation is insufficient, And thus the efficiency of the fuel cell module is deteriorated as a result.

또한, 연료전지 스텍(5)으로부터 나오는 연료극 배기가스의 재순환 이송력이 적정 수치보다 떨어짐으로써, 연료극 배기가스에서의 미반응된 배기가스의 공급과 열교환을 위한 열의 공급이 느려짐에 따라 연료전지 모듈의 효율이 떨어지게 되는 단점을 가진다.
Further, as the recirculation transfer force of the anode exhaust gas from the fuel cell stack 5 is lower than an appropriate value, the supply of unreacted exhaust gas in the anode exhaust gas and the supply of heat for heat exchange become slower, And the efficiency is deteriorated.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 연소기에서 이용하고 연료극 배기가스의 재순환력 증대를 위한 재순환 송풍기와 송풍기용 열교환기가 구성되어 효율을 높이는 고효율 연료전지 모듈을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell system and a fuel cell system in which a part of fuel gas and air supplied at the start of operation are used in a combustor, a recirculating blower for increasing recirculation force of the anode exhaust gas, The present invention is directed to a high efficiency fuel cell module.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 연료전지 모듈는, 연료가스 공급라인과 연결된 개질기; 상기 개질기 및 공기 공급라인과 각각 연결된 연료전지 스텍; 및 상기 연료전지 스텍과 연결되어 상기 연료전지 스텍의 공기극 배기가스와 연료극 배기가스를 혼합하여 가연성 가스를 연소시키는 연소기;를 포함하되, 운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 이용하여 상기 연소기에서 열을 발생시킨다.According to an aspect of the present invention, there is provided a high efficiency fuel cell module including: a reformer connected to a fuel gas supply line; A fuel cell stack connected to the reformer and the air supply line, respectively; And a combustor connected to the fuel cell stack for mixing the cathode exhaust gas of the fuel cell stack and the anode exhaust gas to burn the combustible gas, And generates heat.

이때, 상기 연소기는 상기 연료가스 공급라인과 연소기 연료가스 공급배관으로 연결된 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the combustor is connected to the fuel gas supply line and the combustor fuel gas supply line.

아울러, 상기 연소기는 상기 공기 공급라인과 연소기 공기 공급배관으로 연결된 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that the combustor is connected to the air supply line and the combustor air supply pipe.

한편, 상기 연료가스 공급라인과 연결되는 상기 연료전지 스텍의 연료극 배기가스 배관에, 연료극 배기가스의 재순환 이송력을 증대시키도록 재순환 송풍기가 설치된 것이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable that a recirculating blower is installed in the fuel cell exhaust gas piping of the fuel cell stack connected to the fuel gas supply line so as to increase the recirculation feeding force of the fuel cell exhaust gas.

이때, 상기 재순환 송풍기에 유입되는 연료극 배기가스의 온도를 낮추도록, 상기 연료극 배기가스 배관에서 상기 재순환 송풍기의 전단에 열을 공급받는 송풍기용 열교환기가 설치된 것이 더욱 바람직하다.It is preferable that a blower heat exchanger is installed in the anode exhaust gas pipe so as to reduce the temperature of the anode exhaust gas flowing into the recirculation blower, when heat is supplied to the front end of the recirculation blower.

아울러, 상기 송풍기용 열교환기는 상기 공기 공급라인과 연결되어, 연료극 배기가스로부터 공급받은 열로 상기 공기 공급라인의 공기를 가열하는 것이 바람직하다.
The blower heat exchanger is connected to the air supply line and heats the air in the air supply line with heat supplied from the anode exhaust gas.

본 발명에 따른 고효율 연료전지 모듈은, 운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 연소기에서 이용하여 운전 초기에 연료전지 스텍에 공급되는 연료가스와 공기의 가열을 위한 고온의 배가스를 발생시키며, 연료전지 스텍의 연료극 배기가스에 대한 재순환 이송력을 높이도록 재순환 송풍기와 이러한 재순환 송풍기의 안정적인 작동을 위한 열교환기가 설치됨에 따라, 연료전지 모듈의 효율을 높일 수 있는 효과를 가진다.
The high efficiency fuel cell module according to the present invention uses a part of the fuel gas and air supplied at the beginning of the operation in a combustor to generate a fuel gas supplied to the fuel cell stack and a high temperature exhaust gas for heating the air, A recirculating blower and a heat exchanger for stable operation of the recirculating blower are installed to increase the recirculation feed force of the fuel cell exhaust gas of the battery stack, thereby increasing the efficiency of the fuel cell module.

도 1은 종래기술에 따른 연료전지 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 연료전지 모듈을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional fuel cell module.
2 is a schematic view showing a high efficiency fuel cell module according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 고효율 연료전지 모듈은, 효율의 향상을 위해 운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 연소기에서 이용하고 연료극 배기가스의 재순환력 증대를 위한 재순환 송풍기와 송풍기용 열교환기가 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
The high-efficiency fuel cell module of the present invention is characterized in that a part of the fuel gas and air supplied at the start of operation is used in a combustor and a recirculating blower and a blower heat exchanger for increasing the recirculation force of the exhaust gas are constituted. .

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 연료전지 모듈을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic view showing a high efficiency fuel cell module according to a preferred embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 고효율 연료전지 모듈은 연료가스 공급라인(F)과 연결된 개질기(30), 상기 개질기(30) 및 공기 공급라인(A)과 각각 연결된 연료전지 스텍(50), 및 상기 연료전지 스텍(50)과 연결된 연소기(60)를 포함한다.Referring to the drawings, the high efficiency fuel cell module of the present invention includes a reformer 30 connected to a fuel gas supply line F, a fuel cell stack 50 connected to the reformer 30 and the air supply line A, And a combustor 60 connected to the fuel cell stack 50.

이러한 고효율 연료전지 모듈의 기본적인 구성은 탈황기(10), 송풍기(20), 개질기(30), 연료전지 스텍(50), 연소기(60), 열교환기(70) 및 상기 구성요소들을 연결하는 배관들로 이루어진다.The basic structure of such a high efficiency fuel cell module includes a desulfurizer 10, a blower 20, a reformer 30, a fuel cell stack 50, a combustor 60, a heat exchanger 70, Lt; / RTI >

이때, 상기 탈황기(10)는 연료가스인 천연가스 내에 존재하는 황성분을 제거하는 기능을 수행하고, 상기 송풍기(20)는 연료전지 스텍(50)의 공기극 가스인 공기를 공급하는 기능을 수행한다.At this time, the desulfurizer 10 functions to remove sulfur components present in the natural gas, which is a fuel gas, and the blower 20 functions to supply air, which is the air electrode gas of the fuel cell stack 50 .

또, 상기 개질기(30)는 메탄이 주성분인 천연가스 등의 탄화수소계 연료가스를 물과 함께 개질반응을 일으켜 수소가 풍부한 개질가스를 발생시킨다.The reformer 30 reforms a hydrocarbon-based fuel gas such as natural gas, which is mainly composed of methane, together with water to generate a hydrogen-rich reformed gas.

아울러, 상기 연료전지 스텍(50)은 개질기(30)에서 발생한 개질가스와 송풍기(20)에 의해 공급된 공기를 이용하여 수소 및 산소의 전기화학반응에 의해 전기를 발생시킨다.The fuel cell stack 50 generates electricity by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen using the reformed gas generated in the reformer 30 and the air supplied by the blower 20.

그리고, 상기 연소기(60)는 연료전지 스텍(50)에서 연료극 배기가스 배관(FE)을 통해 나오는 연료극 배기가스와 공기극 배기가스 배관(AE)을 통해 나오는 공기극 배기가스를 혼합하여 가연성 가스를 연소시켜 고온의 배기가스를 발생시킨다.The combustor 60 combusts the combustible gas by mixing the anode exhaust gas flowing through the fuel cell exhaust gas pipe FE and the cathode exhaust gas flowing through the cathode exhaust gas pipe AE from the fuel cell stack 50 Thereby generating a high-temperature exhaust gas.

이에 더하여, 상기 열교환기(70)는 연소기(60)와 연결된 배가스 배관(E)과 연결되어 배가스 배관(E)의 고온의 배가스를, 연료가스 공급라인(F)의 연료가스 및 공기 공급라인(A)의 공기와 열교환시켜 연료가스와 공기를 가열하는 기능을 수행한다.
The heat exchanger 70 is connected to the exhaust gas pipe E connected to the combustor 60 so that the high temperature exhaust gas of the exhaust gas pipe E is supplied to the fuel gas supply line F A) to heat the fuel gas and the air.

이와 같이 구성되는 본 발명의 고효율 연료전지 모듈은, 운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 이용하여 연소기(60)에서 열을 발생시키는 것을 기술적 특징으로 한다.The high efficiency fuel cell module of the present invention configured as above is characterized in that heat is generated in the combustor 60 by using a part of the fuel gas and air supplied at the beginning of the operation.

도 1에 도시된 기존의 연료전지 모듈은 출력운전 시 연료전지 스텍(5)에 유입되는 연료가스와 공기가 연소기의 배가스에 의해 연료전지 스텍(5)의 전단에 배치된 열교환기(7)에서 열교환되어 충분하게 가열됨으로써 별도의 고온의 열이 필요로 하지 않으나, 초기 가동시에는 열교환을 위한 연소기(6)의 배가스에 고온의 열이 충분치 않음으로써 연소기(6)에서 적정 온도 이상의 열의 발생을 필요로 하게 된다.The conventional fuel cell module shown in FIG. 1 is configured such that the fuel gas and air introduced into the fuel cell stack 5 during the output operation are discharged from the heat exchanger 7 disposed at the front end of the fuel cell stack 5 by the exhaust gas of the combustor Heat is not sufficiently heated in the combustor 6 for the purpose of heat exchange, so that it is necessary to generate heat at an appropriate temperature or higher in the combustor 6 due to insufficient heat in the exhaust gas of the combustor 6 for heat exchange .

이를 위해, 기존의 연료전지 모듈은 연소기(6)로부터 나온 배가스에 열이 충분치 않은 경우, 연료전지 스텍(5)에 유입되는 연료가스와 공기이 가열되는데 오랜 시간 동안 기다리게 되어 결과적으로 연료전지 모듈의 효율이 떨어지게 되는 한계점을 지니며, 이러한 가열시간을 단축하기 위해 비록 도면에 도시되지는 않았지만 외부로부터 별도의 가열 배관을 부가적으로 설치해야 하는 경우 설치 측면에 있어서 비용이 상승하는 비효율적인 문제점이 있다.
To this end, in the conventional fuel cell module, when the exhaust gas from the combustor 6 does not have sufficient heat, the fuel gas and air flowing into the fuel cell stack 5 are heated for a long time to be heated, In order to shorten the heating time, although not shown in the drawings, there is an inefficiency in that the additional cost is increased in the installation side when a separate heating pipe is additionally installed from the outside.

이러한 기존의 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 연소기(60)가 연료가스 공급라인(F)과 연소기 연료가스 공급배관(BF)으로 연결되고 공기 공급라인(A)과 연소기 공기 공급배관(BA)으로 연결되어, 공급되는 연료가스와 공기의 일부가 연소기(60)에 공급되어 연소반응을 일으켜 고온의 배가스를 발생시킨다.2, the combustor 60 is connected to the fuel gas supply line F and the combustor fuel gas supply line BF, and is connected to the air supply lines A and B, A part of the supplied fuel gas and air is supplied to the combustor 60 to cause a combustion reaction to generate a high temperature exhaust gas.

즉, 연료전지 스텍(50)에 유입되는 연료가스와 공기를 적정 온도 이상으로 가열하는데에 고온의 배가스를 공급하는 연소기(60)에 있어서, 상기 연료가스와 공기의 일부를 연소기(60)에 보내서 연소기(60)의 연소반응을 활발하게 유도함으로써, 연소반응에 의해 발생된 고온의 배가스로 연료전지 스텍(50)의 전단에 배치된 열교환기(70)에서 연료전지 스텍(50)에 공급되는 연료가스와 공기를 가열한다.That is, in the combustor 60 for supplying the high-temperature exhaust gas to the fuel cell stack 50 to heat the fuel gas and the air flowing into the fuel cell stack 50 to an appropriate temperature or more, the fuel gas and a part of the air are sent to the combustor 60 The fuel supplied to the fuel cell stack 50 from the heat exchanger 70 disposed at the front end of the fuel cell stack 50 with the high temperature exhaust gas generated by the combustion reaction by actively inducing the combustion reaction of the combustor 60, Heats gas and air.

다시 말해 구체적으로, 연료 공급라인과 공기 공급라인(A)에 의해 연료전지 스텍(50)에 공급되는 연료가스와 공기를 적정 온도 이상으로 가열하기 위해, 고온의 배가스를 배출하는 연소기(60)의 연소반응을 활발하게 발생시키도록, 연료가스 공급라인(F)에서 분기된 연소기 연료가스 공급배관(BF)과, 공기 공급라인(A)에서 분기된 연소기 공기 공급배관(BA)이 연소기(60)에 연결되는 구조를 취한다.
Specifically, in order to heat the fuel gas and the air supplied to the fuel cell stack 50 by the fuel supply line and the air supply line (A) to an appropriate temperature or higher, the burner 60 for discharging the hot exhaust gas The combustor fuel gas supply pipe BF branched at the fuel gas supply line F and the combustor air supply pipe BA branched at the air supply line A are connected to the combustor 60 so as to actively generate the combustion reaction, As shown in Fig.

한편, 본 발명의 고효율 연료전지 모듈은 연료극 배기가스의 재순환 이송력을 증대시키도록 재순환 송풍기(80)가 설치된 것을 또 하나의 기술적 특징으로 한다.Meanwhile, the high-efficiency fuel cell module of the present invention is also characterized in that the recirculation blower 80 is installed to increase the recirculation feeding force of the anode exhaust gas.

도 1에 도시된 기존의 연료전지 모듈은 연료전지 스텍(5)으로부터의 연료극 배기가스에서 미반응된 배기가스를 다시 사용할 수 있도록, 연료극 배기가스를 재순환하는 구조를 이룬다.The existing fuel cell module shown in Fig. 1 is structured so as to recycle the anode exhaust gas so that unreacted exhaust gas can be reused in the anode exhaust gas from the fuel cell stack 5.

이를 위해, 기존의 연료전지 모듈은 연료전지 스텍(5)으로부터 연료극 배기가스 배관(FE)이 개질기(3) 전단에 배치된 열교환기(4)에 이르고, 상기 열교환기(4)로부터 다시 연장된 후 분기되어 연소기(6)와 상기 열교환기(4) 전단에 배치된 연료가스 공급라인(F)에 이르게 되는데, 이와 같은 연료극 배기가스 배관(FE)의 설치구조에 있어서 연장된 길이 및 그 높낮이 배치로 인하여 연료극 배기가스의 재순환 이송력이 떨어지게 되며, 이에 따라 미반응된 배기가스의 공급 및 열교환을 위한 열의 공급이 느려짐에 따라 연료전지 모듈의 효율이 떨어지게 되는 한계점이 있다.
To this end, the conventional fuel cell module is constructed such that the fuel cell exhaust gas pipe FE reaches the heat exchanger 4 disposed at the upstream side of the reformer 3 from the fuel cell stack 5, and extends from the heat exchanger 4 And reaches the combustor 6 and the fuel gas supply line F disposed at the front end of the heat exchanger 4. The length and the height of the fuel gas exhaust pipe The recirculation feeding force of the fuel electrode exhaust gas is lowered. As a result, the supply of unreacted exhaust gas and the supply of heat for heat exchange are slowed down, thereby decreasing the efficiency of the fuel cell module.

이러한 기존의 한계점을 극복하기 위해, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 연료가스 공급라인(F)과 연결되는 연료극 배기가스 배관(FE)에, 연료극 배기가스의 재순환 이송력을 증대시키도록 재순환 송풍기(80)가 설치된다.In order to overcome such conventional limitations, the present invention is applied to an anode exhaust gas pipeline (FE) connected to the fuel gas supply line (F) as shown in FIG. 2 so as to increase the recirculation feeding force of the anode exhaust gas A recirculation blower 80 is installed.

즉, 상기 재순환 송풍기(80)의 작동에 의해 연료극 배기가스 배관(FE)을 통한 연료극 배기가스를 재순환 이송력을 증대시킴으로써, 연료극 배기가스에서 미반응된 배기가스의 연료가스 공급라인(F)으로의 공급력을 높일 수 있다.
That is, by operating the recirculation blower 80, the fuel electrode exhaust gas through the anode exhaust gas pipe FE is increased in the recirculation feed force, and thus the fuel gas exhaust gas from the anode exhaust gas to the fuel gas supply line F of the unreacted exhaust gas It is possible to increase the supply force of

그리고, 본 발명은 연료극 배기가스 배관(FE)에서 상기 재순환 송풍기(80)의 전단에, 재순환 송풍기(80)에 유입되는 연료극 배기가스의 온도를 낮추도록 열을 공급받는 송풍기용 열교환기(90)가 설치될 수 있다.The present invention is characterized in that a blower heat exchanger (90) is provided at the upstream end of the recirculation blower (80) in a fuel electrode exhaust gas pipe (FE) to receive heat to lower the temperature of the anode exhaust gas flowing into the recirculation blower (80) Can be installed.

상기 재순환 송풍기(80)는 아주 높은 고온에서 안정적으로 사용할 수 없는 기기로서, 연료극 배기가스가 통과하는 이러한 재순환 송풍기(80)가 안정적으로 작동하기 위해서는 재순환 송풍기(80)에 유입되는 연료극 배기가스의 온도를 일정 정도 낮추어야 한다.The recirculation blower 80 is a device which can not stably be used at a very high temperature. In order for the recirculating blower 80 through which the anode exhaust gas passes to operate stably, the temperature of the anode exhaust gas flowing into the recirculation blower 80 To a certain degree.

이를 위해, 상기 송풍기용 열교환기(90)가 재순환 송풍기(80) 전단에 배치됨으로써, 연료극 배기가스의 열을 빼앗아 연료극 배기가스의 온도를 낮춤에 따라, 재순환 송풍기(80)를 안정적으로 작동시킬 수 있다. For this purpose, the blower heat exchanger 90 is disposed at the front end of the recirculation blower 80, so that the recirculation blower 80 can be stably operated as the temperature of the anode exhaust gas is lowered by taking the heat of the exhaust gas of the anode path have.

여기에서, 상기 송풍기용 열교환기(90)는 공기 공급라인(A)과 연결되어, 연료극 배기가스로부터 빼앗은 열로 공기 공급라인(A)의 공기를 가열하는 구조를 취할 수 있다.The blower heat exchanger 90 may be connected to the air supply line A so as to heat air in the air supply line A from the heat taken from the anode exhaust gas.

나아가, 상기 송풍기용 열교환기(90)는 구체적으로 공기 공급라인(A)의 분기배관(a)에 연결되는데, 연료극 배기가스에 함유된 수증기가 응축되지 않도록 상기 분기배관(a)으로의 유량제어에 의해 온도가 제어될 수 있다.
Furthermore, the blower heat exchanger 90 is connected to the branch pipe (a) of the air supply line (A), and the flow rate control to the branch pipe (a) so as not to condense steam contained in the anode exhaust gas Lt; / RTI >

상기와 같이 구성되는 본 발명은, 운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 연소기(60)에서 이용하여 운전 초기에 연료전지 스텍(50)에 공급되는 연료가스와 공기의 가열을 위한 고온의 배가스를 발생시키며, 연료전지 스텍(50)의 연료극 배기가스에 대한 재순환 이송력을 높이도록 재순환 송풍기(80)와 이러한 재순환 송풍기(80)의 안정적인 작동을 위한 송풍기용 열교환기(90)가 설치됨에 따라, 연료전지 모듈의 효율을 높일 수 있다.
In the present invention having the above-described configuration, a part of the fuel gas and air supplied at the beginning of the operation is used in the combustor 60 so that the fuel gas supplied to the fuel cell stack 50 at the beginning of operation and the high- And a recuperative blower 80 and a blower heat exchanger 90 for stable operation of the recirculating blower 80 are installed to increase the recirculation feed force of the fuel cell stack 50 to the anode exhaust gas , The efficiency of the fuel cell module can be increased.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

10 : 탈황기 20 : 송풍기
30 : 개질기 50 : 연료전지 스텍
60 : 연소기 70 : 열교환기
80 : 재순환 송풍기 90 : 송풍기용 열교환기
F : 연료가스 공급라인 A : 공기 공급라인
a : 분기배관 FE : 연료극 배기가스 배관
AE : 공기극 배기가스 배관 E : 배가스 배관
BF : 연소기 연료가스 공급배관 BA : 연소기 공기 공급배관10: desulfurizer 20: blower
30: Reformer 50: Fuel cell stack
60: Combustor 70: Heat exchanger
80: Recirculation blower 90: Heat exchanger for blower
F: fuel gas supply line A: air supply line
a: Branch piping FE: Anode exhaust gas piping
AE: air pole exhaust gas piping E: exhaust gas piping
BF: Combustor fuel gas supply line BA: Combustor air supply line

Claims (6)

연료가스 공급라인(F)과 연결된 개질기(30);
상기 개질기(30) 및 공기 공급라인(A)과 각각 연결된 연료전지 스텍(50); 및
상기 연료전지 스텍(50)과 연결되어 상기 연료전지 스텍(50)의 공기극 배기가스와 연료극 배기가스를 혼합하여 가연성 가스를 연소시키는 연소기(60);를 포함하되,
운전 초기 공급되는 연료가스와 공기의 일부를 이용하여 상기 연소기(60)에서 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고효율 연료전지 모듈.
A reformer 30 connected to the fuel gas supply line F;
A fuel cell stack 50 connected to the reformer 30 and the air supply line A, respectively; And
And a combustor (60) connected to the fuel cell stack (50) for mixing the cathode exhaust gas of the fuel cell stack (50) and the anode exhaust gas to burn the combustible gas,
And the heat is generated in the combustor (60) by using a part of the fuel gas and air supplied at the beginning of the operation.
제1항에 있어서,
상기 연소기(60)는 상기 연료가스 공급라인(F)과 연소기 연료가스 공급배관(BF)으로 연결된 것을 특징으로 하는 고효율 연료전지 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the combustor (60) is connected to the fuel gas supply line (F) and the combustor fuel gas supply line (BF).
제1항에 있어서,
상기 연소기(60)는 상기 공기 공급라인(A)과 연소기 공기 공급배관(BA)으로 연결된 것을 특징으로 하는 고효율 연료전지 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the combustor (60) is connected to the air supply line (A) and the combustor air supply line (BA).
제1항에 있어서,
상기 연료가스 공급라인(F)과 연결되는 상기 연료전지 스텍(50)의 연료극 배기가스 배관(FE)에, 연료극 배기가스의 재순환 이송력을 증대시키도록 재순환 송풍기(80)가 설치된 것을 특징으로 하는 고효율 연료전지 모듈.
The method according to claim 1,
And a recirculating blower (80) is installed in the fuel cell exhaust gas pipe (FE) of the fuel cell stack (50) connected to the fuel gas supply line (F) to increase the recirculation feeding force of the anode gas exhaust gas High efficiency fuel cell module.
제4항에 있어서,
상기 재순환 송풍기(80)에 유입되는 연료극 배기가스의 온도를 낮추도록, 상기 연료극 배기가스 배관(FE)에서 상기 재순환 송풍기(80)의 전단에 열을 공급받는 송풍기용 열교환기(90)가 설치된 것을 특징으로 하는 고효율 연료전지 모듈.
5. The method of claim 4,
A blower heat exchanger 90 for receiving heat from the fuel cell exhaust gas pipe FE to the front end of the recirculation blower 80 is installed so as to lower the temperature of the anode exhaust gas flowing into the recirculation blower 80 Features high efficiency fuel cell module.
제5항에 있어서,
상기 송풍기용 열교환기(90)는 상기 공기 공급라인(A)과 연결되어, 연료극 배기가스로부터 공급받은 열로 상기 공기 공급라인(A)의 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 고효율 연료전지 모듈.6. The method of claim 5,
Wherein the blower heat exchanger (90) is connected to the air supply line (A) to heat air in the air supply line (A) with heat supplied from the anode exhaust gas.
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WO2017222266A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 주식회사 경동나비엔 Solid oxide fuel cell system having metal coating layer
WO2017222253A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 주식회사 경동나비엔 Fuel cell system comprising heat exchanger using anode gas or anode exhaust gas

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