KR20150106623A - Method for operating a pressurized solid oxide fuel cell stack with reformer - Google Patents

Method for operating a pressurized solid oxide fuel cell stack with reformer Download PDF

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임탁형
송락현
헌 정
양정일
박석주
이승복
이종원
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Abstract

The present invention relates to a pressurization operation method of a solid oxide fuel cell (SOFC) stack in connection with a reformer and a SOFC stack in connection with a reformer. The method can reduce a burden of risk of fuel supply through an operation in connection with a reformer so as to largely increase a capacity of the SOFC stack and operate the SOFC stack with high efficiency.

Description

개질기 연계 SOFC 스택의 가압 운전 방법 {METHOD FOR OPERATING A PRESSURIZED SOLID OXIDE FUEL CELL STACK WITH REFORMER}METHOD FOR OPERATING A PRESSURIZED SOLID OXIDE FUEL CELL STACK WITH REFORMER FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 개질기 연계 SOFC 스택의 가압 운전 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SOFC 스택을 대용량화하고 고효율로 운전할 수 있도록 개질기와 연계운전을 통해 연료 공급의 위험 부담을 감소시킬 수 있는 개질기 연계 SOFC 스택의 가압 운전 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a reformer-linked SOFC stack capable of reducing the risk of fuel supply through a connection with a reformer so that the SOFC stack can be operated with high capacity and high efficiency. To a pressurized operation method.

고체산화물 연료전지 (SOFC) 는 화학적 연료, 예컨대 수소 및 천연 가스를 전기화학적으로 전기로 전환할 수 있는 에너지 변환 장치이다. SOFC 는 높은 효율, 연료 유연성 및 환경친화성에 의해 차세대 에너지 공급원으로 많은 관심을 받고 있다.Solid oxide fuel cells (SOFCs) are energy conversion devices that can convert chemical fuels such as hydrogen and natural gas electrochemically into electricity. SOFC is attracting much attention as a next generation energy source due to its high efficiency, fuel flexibility and environmental friendliness.

고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC)는 고체상의 세라믹을 전해질로 사용하여 600∼1000℃의 고온에서 연료(H2, CO)와 공기(산소)의 전기화학반응에 의해 전기를 생산하는 연료전지로서, 현존하는 발전 기술 중 발전 효율이 가장 높고 경제성이 우수한 장점이 있다.The solid oxide fuel cell (Solid Oxide Fuel Cell: SOFC) is to generate electricity by an electrochemical reaction of a fuel (H 2, CO) and air (oxygen) at high temperatures of 600~1000 ℃ using a ceramic as the solid electrolyte As the fuel cell, there is an advantage that the power generation efficiency is the highest among existing power generation technologies and the economical efficiency is excellent.

SOFC는 전해질과 전극이 고체 상태이기 때문에 평판형이나 원통형 등 여러 가지 형태의 셀(cell)로 제조가 가능하고, 연료전지의 지지체(support)에 따라서 연료극 지지체식과 공기극 지지체식 및 전해질 지지체식으로 분류된다.Since the electrolyte and the electrode are in a solid state, the SOFC can be manufactured in various types of cells such as a plate type or a cylindrical type, and can be classified into an anode support type and an air cathode support type and an electrolyte support type according to a support of a fuel cell do.

SOFC 스택은 도 1에서 보는 바와 같이 여러 가지 운전조건 (온도, 압력, 가스조성, 전류밀도 등)에 따라 성능에 많은 영향을 받으며, 스택을 가능한 고효율로 운전하기 위해서는 스택 전압을 상승시켜야 한다. 그런데 스택 전압 상승은 전력밀도 감소를 초래하기 때문에 운전전압과 전력밀도와의 관계를 적절히 선택할 필요가 있다. 일반적으로 가압을 하게 되면 반응속도가 증가하게 되고, 높은 물질전달 속도를 얻을 수 있어서 결국 SOFC 스택의 성능은 향상된다. 대체로 SOFC 스택 내의 셀 작동 온도가 780~810℃ 사이에 있고, 작동 압력이 1atm~10atm 사이에 있으면 개회로 조건에서는 다음 수학식에 따라 전지의 전압이 얻어진다.As shown in FIG. 1, the SOFC stack is highly influenced by various operating conditions (temperature, pressure, gas composition, current density, etc.), and the stack voltage must be increased to operate the stack as efficiently as possible. However, since the increase in the stack voltage results in the reduction of the power density, it is necessary to appropriately select the relationship between the operating voltage and the power density. In general, pressurization increases the reaction rate, achieves a high mass transfer rate, and ultimately improves the performance of the SOFC stack. In general, when the cell operating temperature in the SOFC stack is between 780 and 810 캜, and the operating pressure is between 1 atm and 10 atm, the voltage of the battery is obtained according to the following equation in the open circuit condition.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(식 중, P1과 P2는 각각 상태의 압력임).(Where P 1 and P 2 are pressure states respectively).

위 식의 경우 기체 압력에 의해 과전압이 많은 영향을 받으며, 이러한 과전압은 증가된 운전압력에 의해 감소된다는 가정을 함유하고 있다. 전 세계적으로 SOFC 스택을 가압으로 운전한 경우는 매우 드문 경우로서 미국 Siemens Westinghouse의 경우 Ontario Hydro Technology사와 공동으로 가압 운전을 수행했는데, 스택의 유형은 공기극 지지체 원통형 셀로 구성된 스택이었다. 상압에서 15기압까지 운전 압력을 증가시켜 수소 및 천연가스 운전을 수행했으며, 그 결과는 도 2와 같다.In the above equation, it is assumed that the overpressure is highly affected by the gas pressure, and that the overvoltage is reduced by the increased operating pressure. In the case of operating the SOFC stack all over the world, pressurized operation is very rare. In case of US Siemens Westinghouse, the operation was performed in conjunction with Ontario Hydro Technology Co., Ltd. The stack type was a stack composed of air pole support cylindrical cells. Hydrogen and natural gas operation were performed by increasing the operating pressure from atmospheric pressure to 15 atm. The results are shown in Fig.

한국공개특허 제2006-0108237호에서는 고체 산화물 연료 전지(solid oxide fuel cell)(SOFC) 발전기(14) 및 터빈 발전기(16)를 포함하는 가압된 고체 산화물 연료전지/터빈(SOFC/turbine) 하이브리드 발전 시스템(10)을 작동시키기 위한 방법에 있어서, 전력 수요(28)에 따라서 상기 고체 산화물 연료 전지/터빈 하이브리드 발전 시스템 쪽으로 공기 유동(24)을 제어하는 단계와, 고체 산화물 연료 전지 발전기 온도를 조절하도록 상기 고체 산화물 연료 전지 발전기(14)로부터 발생된 전류를 이용하는 단계를 포함하는 고체 산화물 연료 전지/터빈 하이브리드 발전 시스템 작동 방법을 개시하고 있다.Korean Patent Publication 2006-0108237 discloses a pressurized solid oxide fuel cell / turbine (SOFC / turbine) hybrid power generation system including a solid oxide fuel cell (SOFC) power generator 14 and a turbine generator 16. [ A method for operating a system (10), comprising: controlling an air flow (24) towards the solid oxide fuel cell / turbine hybrid power generation system in accordance with a power demand (28) Utilizing the current generated from the solid oxide fuel cell generator (14). ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >

SOFC 스택을 대용량화하고 스택성능을 증가시키기 위해서는 SOFC 스택의 운전압력을 높이는 것이 바람직하다. 스택 운전압력의 증가는 스택성능을 향상시킬 뿐만 아니라 부대 설비비를 증가시켜 고체산화물 연료전지 발전시스템의 가격을 상승시킨다. 그러나 SOFC 스택 운전압력의 증가에 따른 시스템의 경제성과 스택 성능을 비교해 보면 적정한 용량 이상에서는 가압 운전이 오히려 스택 효율을 증가시키고 시스템 가격을 저감시키는 것으로 보고되고 있다. In order to increase the capacity of the SOFC stack and increase the stacking performance, it is desirable to increase the operating pressure of the SOFC stack. An increase in the stack operating pressure not only improves the stack performance but also increases the cost of the solid oxide fuel cell power generation system by increasing the equipment cost. However, comparing the economical efficiency and the stacking performance of SOFC stack with increasing operating pressure, it is reported that the pressurized operation increases the stack efficiency and reduces the system cost above the proper capacity.

자립형 형태로 SOFC 스택을 가압하는 경우 일단 상압에서 수소 운전으로 성능 확인했으므로, 수소를 연료로 가압 운전을 수행해야 하나, 반응기체 공급 시스템 중 수소공급 양에 제한이 있기 때문에, 가압하는 경우 상당한 위험 부담이 있는 문제점이 있다. In the case of pressurizing the SOFC stack in the stand-alone mode, since the performance was confirmed by hydrogen operation at atmospheric pressure, it is necessary to perform the pressurization operation with hydrogen as the fuel. However, since there is a limitation on the amount of hydrogen supplied in the reaction gas supply system, There is a problem with this.

본 발명자들은 SOFC 스택을 대용량화하고 스택성능을 증가시키기 위해 SOFC 스택을 가압 운전할 수 있는 방법에 대해 연구를 거듭하였고, 그 결과 5kW급 SOFC 스택의 가압 운전인 경우 개질기와 연계 운전을 통해 연료 공급의 위험 부담을 감소시키며, SOFC 스택을 대용량화하고, 고효율로 운전할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
The present inventors have repeatedly studied a method of operating the SOFC stack in order to increase the capacity of the SOFC stack and increase the stacking performance. As a result, in the case of the pressurized operation of the 5 kW SOFC stack, The burden is reduced, the capacity of the SOFC stack is increased, and the operation can be performed with high efficiency. Thus, the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 SOFC 스택을 대용량화하고 스택성능을 증가시킬 수 있으며 안전하게 운전할 수 있는 개질기 연계 SOFC 스택의 가압 운전 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of operating a pressurized operation of a reformer-connected SOFC stack capable of increasing the capacity of the SOFC stack and increasing the stacking performance and safely operating the SOFC stack.

본 발명의 다른 목적은 SOFC 스택을 대용량화하고 스택성능을 증가시킬 수 있으며 안전하게 가압 운전할 수 있는 가압챔버를 포함하는 개질기 연계 SOFC 스택 발전시스템을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a reformer-coupled SOFC stack power generation system including a pressurizing chamber capable of increasing the capacity of the SOFC stack, increasing the stacking performance, and safely operating the unit.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연소기, 열교환기 및 개질 반응기로 이루어진 예비-개질 시스템; 안정화 기체, 수소 및 질소로 이루어진 연료 가스를 사용하는 고체산화물 연료전지 및 고체산화물 연료전지를 가압하기 위한 가압 챔버를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법으로서,In order to achieve the above object, the present invention provides a pre-reforming system comprising a combustor, a heat exchanger and a reforming reactor; A pressurized running method of a reformer-SOFC stack power generation system including a solid oxide fuel cell using a fuel gas composed of a stabilizing gas, hydrogen and nitrogen, and a pressurizing chamber for pressurizing the solid oxide fuel cell,

연소기를 사용하여 개질 반응기의 온도를 증가시킨 후 정상 상태를 유지하는 단계;Increasing the temperature of the reforming reactor using a combustor and maintaining a steady state;

상압 조건 하에서 안정화 기체를 SOFC 스택의 연료극에 주입하고 공기극에 공기를 주입하는 단계;Injecting a stabilizing gas into the fuel electrode of the SOFC stack under atmospheric pressure and injecting air into the air electrode;

SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 안정화 기체와 함께 수소를 주입하고 공기극에 공기를 주입하는 단계;Monitoring the voltage of the SOFC stack, injecting hydrogen into the fuel electrode together with the stabilizing gas, and injecting air into the cathode;

SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 수소를 공급하며 공기극에 공기를 주입하는 단계;Monitoring the voltage of the SOFC stack, supplying hydrogen to the anode, and injecting air into the anode;

SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 수소와 함께 개질 가스를 주입하고, 공기극에 공기를 주입하는 단계;Monitoring the voltage of the SOFC stack, injecting a reforming gas with hydrogen into the fuel electrode, and injecting air into the air electrode;

SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 개질 가스를 주입하고, 공기극에 공기를 주입하는 단계;Monitoring the voltage of the SOFC stack, injecting a reforming gas into the fuel electrode, and injecting air into the air electrode;

가압챔버를 가압하며, 가압챔버와 연료극의 차압이 특정 압력 이하가 되도록 조절하며, 연료극에 개질 가스를 주입하고 공기극에 공기를 주입하는 단계를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법을 제공한다.A step of pressurizing the pressurizing chamber, adjusting the pressure difference between the pressurizing chamber and the fuel electrode to be a specific pressure or less, injecting the reforming gas into the fuel electrode, and injecting air into the air electrode. do.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연소기를 사용하여 개질 반응기의 온도를 증가시킨 후 정상 상태를 유지하는 단계는 2~3 시간 동안 수행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of increasing the temperature of the reforming reactor using the combustor and maintaining the steady state may be performed for 2 to 3 hours.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, SOFC 스택의 전압을 10~20분 간격으로 모니터링하여 SOFC 스택의 전압이 안정적인 값을 나타내도록 유지할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the voltage of the SOFC stack may be monitored at intervals of 10 to 20 minutes to maintain the voltage of the SOFC stack at a stable value.

본 발명에서 상기 가압챔버는 2 내지 3.5 bar까지 가압되는 것이 스택성능 향상에 있어서 바람직하다.In the present invention, the pressure chamber is preferably pressurized to 2 to 3.5 bar in order to improve the stack performance.

본 발명은 또한 연소기, 열교환기 및 개질 반응기로 이루어진 예비-개질 시스템; 안정화 기체, 수소 및 질소로 이루어진 연료 가스를 사용하는 고체산화물 연료전지 및 고체산화물 연료전지를 가압하기 위한 가압 챔버를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템을 제공한다.The present invention also relates to a pre-reforming system comprising a combustor, a heat exchanger and a reforming reactor; There is provided a reformer-SOFC stack power generation system including a solid oxide fuel cell using a fuel gas composed of a stabilizing gas, hydrogen, and nitrogen, and a pressurizing chamber for pressurizing the solid oxide fuel cell.

본 발명에 따라 상기 개질기-SOFC 스택 발전시스템을 가압하여 운전하는 경우 5 kW 이상의 출력을 나타낼 수 있다.According to the present invention, when the reformer-SOFC stack power generation system is operated under pressure, an output of 5 kW or more can be exhibited.

본 발명은 또한 연소기, 열교환기 및 개질 반응기로 이루어진 예비-개질 시스템; 안정화 기체, 수소 및 질소로 이루어진 연료 가스를 사용하는 고체산화물 연료전지 및 고체산화물 연료전지를 가압하기 위한 가압 챔버를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템용 가압 챔버로서,The present invention also relates to a pre-reforming system comprising a combustor, a heat exchanger and a reforming reactor; A pressurization chamber for a reformer-SOFC stack power generation system comprising a solid oxide fuel cell using a fuel gas consisting of stabilizing gas, hydrogen and nitrogen, and a pressurizing chamber for pressurizing the solid oxide fuel cell,

가압챔버 주입부에 설치되는 가압챔버 압력계; 가압챔버 주입부와 가압챔버 배출부 사이에 설치된 가압챔버 압력 조절기; 가압챔버 배출부에 형성된 가압챔버 압력조절 밸브; 연료극과 가압챔버 주입부 사이의 차압을 측정하는 가압챔버 차압계; 연료극 압력조절 밸브와 연결되는 가압챔버 차압 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 챔버를 제공한다.
A pressure chamber pressure gauge installed in the pressurizing chamber injection unit; A pressure chamber pressure regulator provided between the pressurizing chamber inlet and the pressurizing chamber outlet; A pressure chamber pressure regulating valve formed in the pressurizing chamber discharge portion; A pressure chamber differential pressure gauge for measuring a differential pressure between the fuel electrode and the pressurizing chamber injection unit; And a pressure chamber differential pressure regulator connected to the fuel electrode pressure regulating valve.

본 발명은 SOFC 스택을 대용량화하고 스택성능을 증가시키기 위한 개질기 연계 SOFC 스택의 가압 운전 방법을 제공함으로써 개질기와 연계운전을 통해 연료 공급의 위험 부담을 감소시키며 SOFC 스택 효율을 증가시키고 발전시스템 가격을 저감시킬 수 있다.
The present invention provides a pressurized operation method of a reformer-linked SOFC stack to increase the capacity of the SOFC stack and increase the stacking performance, thereby reducing the risk of fuel supply through the operation of the reformer and reducing the cost of the SOFC stack, .

도 1은 여러 가지 운전조건에 따른 SOFC 스택의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 2는 공기극 지지체 원통형 셀로 구성된 스택을 상압에서 15기압까지 운전 압력을 증가시켜 수소 및 천연가스 운전을 수행한 경우의 스택의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압챔버 및 SOFC 스택의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예에서 개질기-SOFC 스택 발전시스템을 가압 운전한 후 측정한 SOFC 스택의 성능을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the performance of an SOFC stack according to various operating conditions.
FIG. 2 is a graph showing the performance of the stack when the hydrogen and natural gas operation is performed by increasing the operation pressure from the atmospheric pressure to 15 atmospheres in the stack composed of the air electrode support cylindrical cells.
3 is a schematic view showing the structure of a reformer-SOFC stack power generation system according to the present invention.
4 is a schematic view showing the structure of a pressurizing chamber and an SOFC stack of a reformer-SOFC stack power generation system according to the present invention.
5 is a graph showing the performance of the SOFC stack measured after the reformer-SOFC stack power generation system is operated under pressure in the embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시 예와 도면은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
The embodiments and drawings described in the present specification are preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents and modifications may be substituted for them at the time of application of the present invention.

본 발명에 따른 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법을 하기에서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.The method of pressurizing the reformer-SOFC stack power generation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에서 사용되는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 구조 및 운행 방식은 문헌[INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY 33 (2008) 1076-1083]에 개시되어 있고, 이의 내용은 본원에 참조로서 전문 포함된다.The structure and operation of the reformer-SOFC stack power generation system used in the present invention are disclosed in International Journal of HYDROGEN ENERGY 33 (2008) 1076-1083, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법을 수행할 수 있는 개질기-SOFC 스택 발전시스템은 연소기, 열교환기 및 개질 반응기로 이루어진 예비-개질 시스템; 안정화 기체, 수소 및 질소로 이루어진 연료 가스를 사용하는 고체산화물 연료전지(이하 SOFC 스택) 및 SOFC 스택을 가압하기 위한 가압 챔버를 포함한다.3, a reformer-SOFC stack power generation system capable of performing a pressurized operation method of a reformer-SOFC stack power generation system according to the present invention includes a pre-reforming system comprising a combustor, a heat exchanger, and a reforming reactor; A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC stack) using a fuel gas composed of a stabilizing gas, hydrogen, and nitrogen, and a pressurizing chamber for pressurizing the SOFC stack.

본 발명에서는 상기 SOFC 스택은 평판형 SOFC 스택을 사용하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the SOFC stack may be a planar SOFC stack.

우선, 상기 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 연소기를 사용하여 개질 반응기의 온도를 증가시킨 후 정상 상태를 유지한다.First, the temperature of the reforming reactor is increased by using the combustor of the reformer-SOFC stack power generation system, and then the reactor is maintained in a steady state.

자립형(Stand alone)으로 SOFC 스택을 가압하는 경우 수소를 연료로 가압 운전을 수행해야 하나, 반응기체 공급 시스템 중 수소공급 양에 제한이 있기 때문에, 가압하는 경우 상당한 위험 부담이 있다. 따라서, 본 발명에서와 같이 5kW급 SOFC 스택의 가압 운전인 경우 개질기와 연계운전을 통해 연료 공급의 위험 부담을 감소시키는 것이 바람직하다.When the SOFC stack is pressurized by stand alone, it is necessary to perform a pressurization operation using hydrogen as fuel, but there is a considerable risk when pressurizing because there is a restriction on the amount of hydrogen supplied in the reactive gas supply system. Accordingly, in the case of the pressurization operation of the 5 kW SOFC stack as in the present invention, it is desirable to reduce the risk of fuel supply through the operation of the reformer.

개질 반응기 온도를 높이기 위해 연소기를 사용하며, 그럴 경우 반응 촉매 층의 불활성화를 억제하기 위해 일정양의 질소를 퍼지용으로 반응기 내에 주입한다.A combustor is used to increase the temperature of the reforming reactor, and a certain amount of nitrogen is injected into the reactor for purging to suppress deactivation of the reaction catalyst layer.

본 발명에서 상기 개질기 연계운전의 경우 개질기 운전을 시작해 개질기 반응 온도가 정상(steady) 상태로 도달할 경우까지 2~3 시간 정도의 준비 시간이 필요하다.In the present invention, a preparation time of about 2 to 3 hours is required until the reformer reaction temperature reaches a steady state by starting the reformer operation.

다음으로, 상기 개질기 연계운전의 경우 개질기 운전을 시작해 개질기 반응 온도가 정상 상태로 도달하는 경우, 상압 조건 하에서 안정화 기체(4% H2/N2)를 SOFC 스택의 연료극에 주입하고 공기극에 공기를 주입한다.Next, in the case of the reformer-linked operation, stabilizer gas (4% H 2 / N 2 ) is injected into the fuel electrode of the SOFC stack under atmospheric pressure when the reformer reaction temperature reaches a steady state, Inject.

본 발명에서 사용되는 안정화 기체는 농도 4%의 안정화 기체(4% H2/N2 balance)를 사용할 수 있으나, N2 대신 다른 비활성 기체 사용가능하다.The stabilizing gas used in the present invention may be a stabilizing gas having a concentration of 4% (4% H 2 / N 2 balance), but other inert gases may be used instead of N 2 .

본 발명에서 안정화 기체는 연료극 기체 분위기를 환원분위기로 만들기 위한 것이다. 연료극은 Ni-YSZ 인데 환원 분위기에서 Ni-YSZ 가 유지되지만 산화 분위기로 바뀌면 NiO-YSZ 로 변화되어 연료극 깨짐 현상 발생 등의 문제 등이 발생할 수 있기 때문이다. 이러한 환원 분위기 유지하기 위해서 안정화 기체를 연료극에 주입해야 한다.In the present invention, the stabilizing gas is intended to convert the atmosphere of the anode of the anode into a reducing atmosphere. The fuel electrode is Ni-YSZ, and Ni-YSZ is maintained in a reducing atmosphere, but when it is changed to an oxidizing atmosphere, it may change into NiO-YSZ. In order to maintain such a reducing atmosphere, a stabilizing gas must be injected into the fuel electrode.

다음으로, 10~20분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 연료극에는 안정화 기체 및 수소를 주입하고, 공기극에는 공기를 주입한다.Next, the SOFC stack voltage is continuously monitored for 10 to 20 minutes, stabilizing gas and hydrogen are injected into the fuel electrode, and air is injected into the air electrode.

다음으로, 10~20분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 연료극에 수소를 공급하며 공기극에 공기를 주입한다.Next, the SOFC stack voltage is continuously monitored for 10 to 20 minutes, hydrogen is supplied to the fuel electrode, and air is injected into the air electrode.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, SOFC 스택 전압을 안정적인 값으로 유지하도록 모니터링하는 과정은 일단 상압 조건에서 안정화 기체로 운전을 하며, 수소 및 공기 유량을 전격으로 주입할 때까지 유량을 증가시켜주는데, 마찬가지로 일정양의 수소 및 공기를 균일하게 주입하며, 그에 따라 항상 전압을 모니터링 하면서 변화 정도를 확인해야 한다. 즉, 본원에서 SOFC 스택 전압을 안정적인 값, 즉 전압 변화가 일정하고 무시할 정도로 작아질 때까지 수소 및 공기 유량을 증가시켜 전격 유량까지 수소 운전 상태로 일정하게 유지한다.In one embodiment of the present invention, the process of monitoring the SOFC stack voltage at a stable value is performed by operating the stabilizer gas under atmospheric pressure conditions and increasing the flow rate until the hydrogen and air flow rate are injected. Likewise, a certain amount of hydrogen and air should be injected uniformly, and the degree of change must therefore be monitored while monitoring the voltage at all times. That is, the present invention keeps the SOFC stack voltage constant at a stable value, that is, increasing the hydrogen and air flow rate until the ignition voltage becomes constant and negligibly small so as to maintain the hydrogen operating state up to the light flow rate.

다음으로, 10~20분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하면서 연료극에 수소와 함께 개질 가스를 주입하고, 공기극에 공기를 주입한다.Next, the SOFC stack voltage is continuously monitored for 10 to 20 minutes, and reforming gas is injected into the fuel electrode with hydrogen and air is injected into the air electrode while maintaining the stable value.

본 단계에서는 연료극에 점차적으로 수소 주입량을 감소시키고, 개질 가스 주입량을 증가시켜 주면서 수소에서 개질 가스로 반응기체를 전환한다.In this step, the amount of hydrogen injection is gradually reduced to the fuel electrode, and the reaction gas is switched from hydrogen to reformed gas while increasing the amount of the reformed gas.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연료극에 수소와 함께 개질 가스를 주입하는 경우 수소와 개질 가스의 유량을 조절하여 전압 변화를 최소화할 수 있다. In one embodiment of the present invention, when the reformed gas is injected into the fuel electrode together with the hydrogen, the flow rate of the hydrogen and the reformed gas may be controlled to minimize the voltage change.

다음으로, 10~20분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하면서 연료극에 개질 가스를 주입하고, 공기극에 공기를 주입한다.Next, the SOFC stack voltage is continuously monitored for 10 to 20 minutes, and the reforming gas is injected into the anode and air is injected into the cathode while maintaining the stable value.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연료극에 주입되는 개질 가스의 최종 유량은 130 l/min이고, 공기극에 주입되는 공기의 유량은 150 l/min인 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the final flow rate of the reforming gas injected into the fuel electrode is 130 l / min, and the flow rate of air injected into the air electrode is 150 l / min.

이후, 가압챔버를 가압하며, 가압챔버와 연료극의 차압이 특정 압력 이하가 되도록 조절하며, 연료극에 개질 가스를 주입하고 공기극에 공기를 주입하여 SOFC 스택을 운전한다.Thereafter, the pressurizing chamber is pressurized, the differential pressure between the pressurizing chamber and the fuel electrode is adjusted to be lower than a specific pressure, the reforming gas is injected into the fuel electrode, and air is injected into the air electrode.

본 발명에서 상기 가압챔버는 2 내지 3.5 bar까지 가압하는 것이 SOFC 스택을 향상시키는데 있어 바람직하다(하기 실시예 1 참조).In the present invention, the pressurizing chamber is preferably pressurized to 2 to 3.5 bar to improve the SOFC stack (see Example 1 below).

도 4를 참조하면, 본 발명에서 상기 가압챔버를 가압하는 과정은 가압챔버 주입부에서 가압챔버 압력을 측정하는 단계; 가압챔버 압력 조절기(PC1)를 2 내지 3.5 bar로 설정하는 단계; 가압챔버 배출부에 설치된 가압챔버 압력조절 밸브(PCV1)를 사용하여 2 내지 3.5 bar 로 조절하는 단계 및 가압챔버와 연료극의 차압이 0.02 bar가 되도록 챔버 차압 조절기(DPC2)를 조절하는 단계로 이루어진다.Referring to FIG. 4, in the present invention, the process of pressurizing the pressurizing chamber may include measuring pressure in the pressurizing chamber in the pressurizing chamber injecting unit; Setting the pressure chamber pressure regulator PC1 to 2 to 3.5 bar; Adjusting the pressure in the chamber to 2 to 3.5 bar using a pressure chamber pressure regulating valve PCV1 installed in the pressurizing chamber outlet, and adjusting the chamber pressure regulator DPC2 such that the differential pressure between the pressurizing chamber and the fuel electrode is 0.02 bar.

본 발명에 따른 개질기-SOFC 스택 발전시스템을 3.5 bar 로 가압하여 운전하는 경우 5 kW의 출력을 나타낼 수 있다.
When the reformer-SOFC stack power generation system according to the present invention is operated at a pressure of 3.5 bar, an output of 5 kW can be obtained.

도 3에 나타난 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 연료극 및 공기극에 하기와 같이 공기 및 안정화 기체, 수소 또는 개질 가스를 공급하였다.In the reformer-SOFC stack power generation system shown in FIG. 3, air and a stabilizing gas, hydrogen, or reforming gas were supplied to the fuel electrode and the air electrode as follows.

- 연료극: 안정화 기체 (4% 수소/질소 밸런스) 15 l/min 주입 - Anode: stabilizing gas (4% hydrogen / nitrogen balance) 15 l / min injection

- 공기극: 공기 15 l/min 주입- Air electrode: 15 l / min air injection

이후, 10분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며, 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes and maintained at a stable value.

- 연료극: 안정화기체 15 l/min 주입 및 수소 35 l/min 주입- Anode: 15 l / min injection of stabilizing gas and 35 l / min injection of hydrogen

- 공기극: 공기 50 l/min 주입- Air electrode: 50 l / min air injection

이후, 10분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며, 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes and maintained at a stable value.

- 연료극: 수소 100 l/min 주입- fuel electrode: injection of hydrogen 100 l / min

- 공기극: 공기 100 l/min 주입- Air electrode: 100 l / min air injection

이후, 10분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며, 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes and maintained at a stable value.

- 연료극: 수소 100 l/min 주입 - fuel electrode: injection of hydrogen 100 l / min

- 공기극: 공기 150 l/min 주입- Air electrode: 150 l / min air injection

이후, 10분 동안 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다. 상압에서 수소 공급하며 SOFC 스택의 성능을 평가하여 도 5에 나타내었다. Thereafter, the stack voltage was continuously monitored for 10 minutes and maintained to exhibit a stable value. The performance of the SOFC stack was evaluated by supplying hydrogen at normal pressure and is shown in FIG.

- 연료극: 수소 100 l/min 주입- fuel electrode: injection of hydrogen 100 l / min

- 공기극: 공기 150 l/min 주입- Air electrode: 150 l / min air injection

이후, 10 분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes to maintain a stable value.

- 연료극: 수소 75 l/min 및 개질 가스 25 l/min 주입- fuel electrode: 75 l / min of hydrogen and 25 l / min of reforming gas

- 공기극: 공기 150 l/min 주입- Air electrode: 150 l / min air injection

이후, 10 분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes to maintain a stable value.

- 연료극: 수소 25 l/min 및 개질 가스 75 l/min 주입- anode: 25 l / min of hydrogen and 75 l / min reforming gas injection

- 공기극: 공기 150 l/min 주입- Air electrode: 150 l / min air injection

이후, 10 분 동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes to maintain a stable value.

- 연료극: 개질가스 100 l/min 주입- fuel electrode: injection of reforming gas 100 l / min

- 공기극: 공기 150 l/min 주입- Air electrode: 150 l / min air injection

이후, 10 분동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes to maintain a stable value.

- 연료극: 개질 가스 130 l/min 주입- Anode: 130 l / min reforming gas injection

- 공기극: 공기 150 l/min 주입- Air electrode: 150 l / min air injection

이후, 10 분동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지한 후, 상압에서 개질 가스를 주입하여 SOFC 스택의 성능을 평가하여 도 5에 나타내었다. 이후 개질기 연계 SOFC 스택을 하기와 같이 가압 운전하였다.Thereafter, the SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes, maintained at a stable value, and then reformed gas was injected at normal pressure to evaluate the performance of the SOFC stack, as shown in FIG. Then, the reformer-connected SOFC stack was operated under pressure as follows.

도 4에 나타난 바와 같이, PT1에서 가압 챔버 압력 측정하고, PC1에서 가압 챔버 압력 2 bar (절대압)으로 설정하고, PCV1에서 가압 챔버 압력 2 bar (절대압) 까지 조절하고 DPT2에서 챔버압력-연료극(=공기극) 압력 차이=< 0.02 bar 되도록 설정하고, 챔버압력-연료극(=공기극) 차압이 0.02 bar 되도록 PCV2 조절하여 가압 운전하였다. 이후 10 분동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였고 2 bar(절대압력)의 가압하에서 개질기 연결 개질 가스 공급하며 SOFC 스택의 성능을 평가하여 도 5에 나타내었다.As shown in Fig. 4, the pressurizing chamber pressure was measured at PT1, the pressure chamber pressure at PC1 was set at 2 bar (absolute pressure), the pressure at chamber PCV1 was adjusted to 2 bar (absolute pressure) (Air electrode) pressure difference = < 0.02 bar, and PCV2 was adjusted so that the chamber pressure-fuel electrode (air cathode) differential pressure was 0.02 bar. The SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes, maintained at a stable value, and the reformer connection reforming gas was supplied under a pressure of 2 bar (absolute pressure). The performance of the SOFC stack was evaluated and shown in FIG.

이후, PT1에서 가압 챔버 압력 측정하고, PC1에서 가압 챔버 압력 3 bar (절대압)으로 설정하고, PCV1에서 가압 챔버 압력 3 bar (절대압) 까지 조절하고 DPT2에서 챔버압력-연료극(=공기극) 압력 차이=< 0.02 bar 되도록 설정하고, 챔버압력-연료극(=공기극) 차압이 0.02 bar 되도록 PCV2 조절하여 가압 운전하였다. 이후 10 분동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였고 3 bar(절대압력)의 가압하에서 개질기 연결 개질 가스 공급하며 SOFC 스택의 성능을 평가하여 도 5에 나타내었다.Thereafter, the pressure chamber pressure was measured at PT1, the pressure chamber pressure at PC1 was set at 3 bar (absolute pressure), the pressure at chamber PCV1 was adjusted to 3 bar (absolute pressure) &Lt; 0.02 bar, and PCV2 was adjusted so that the chamber pressure-fuel electrode (air cathode) differential pressure was 0.02 bar. The SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes, maintained at a stable value, and the reformer connection reforming gas was supplied under a pressure of 3 bar (absolute pressure). The performance of the SOFC stack was evaluated and shown in FIG.

이후, PT1에서 가압 챔버 압력 측정하고, PC1에서 가압 챔버 압력 3.5 bar (절대압)으로 설정하고, PCV1에서 가압 챔버 압력 3.5 bar (절대압) 까지 조절하고 DPT2에서 챔버압력-연료극(=공기극) 압력 차이=< 0.02 bar 되도록 설정하고, 챔버압력-연료극(=공기극) 차압이 0.02 bar 되도록 PCV2 조절하여 가압 운전하였다. 이후 10 분동안 SOFC 스택 전압을 계속 모니터링하며 안정적인 값을 나타내도록 유지하였고 3.5 bar(절대압력)의 가압하에서 개질기 연결 개질 가스 공급하며 SOFC 스택의 성능을 평가하여 도 5에 나타내었다.Thereafter, the pressure chamber pressure was measured at PT1, the pressure chamber pressure at PC1 was set to 3.5 bar (absolute pressure), the pressure in chamber PCV1 was adjusted to 3.5 bar (absolute pressure) &Lt; 0.02 bar, and PCV2 was adjusted so that the chamber pressure-fuel electrode (air cathode) differential pressure was 0.02 bar. The SOFC stack voltage was continuously monitored for 10 minutes and maintained at a stable value, and the reformer connection reforming gas was supplied under a pressure of 3.5 bar (absolute pressure), and the performance of the SOFC stack was evaluated and shown in FIG.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 SOFC 스택의 운전 압력이 증가할수록 SOFC 스택의 성능도 향상됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that as the operating pressure of the SOFC stack increases, the performance of the SOFC stack improves.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (14)

연소기, 열교환기 및 개질 반응기로 이루어진 예비-개질 시스템; 안정화 기체, 수소 및 질소로 이루어진 연료 가스를 사용하는 고체산화물 연료전지 및 고체산화물 연료전지를 가압하기 위한 가압 챔버를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법으로서,
연소기를 사용하여 개질 반응기의 온도를 증가시킨 후 정상 상태를 유지하는 단계;
상압 조건 하에서 안정화 기체를 SOFC 스택의 연료극에 주입하고 공기극에 공기를 주입하는 단계;
SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 안정화 기체와 함께 수소를 주입하고 공기극에 공기를 주입하는 단계;
SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 수소를 공급하며 공기극에 공기를 주입하는 단계;
SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 수소와 함께 개질 가스를 주입하고, 공기극에 공기를 주입하는 단계;
SOFC 스택의 전압을 모니터링하며 연료극에 개질 가스를 주입하고, 공기극에 공기를 주입하는 단계;
가압챔버를 가압하며, 가압챔버와 연료극의 차압이 특정 압력 이하가 되도록 조절하며, 연료극에 개질 가스를 주입하고 공기극에 공기를 주입하는 단계를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법.
A pre-reforming system consisting of a combustor, a heat exchanger and a reforming reactor; A pressurized running method of a reformer-SOFC stack power generation system including a solid oxide fuel cell using a fuel gas composed of a stabilizing gas, hydrogen and nitrogen, and a pressurizing chamber for pressurizing the solid oxide fuel cell,
Increasing the temperature of the reforming reactor using a combustor and maintaining a steady state;
Injecting a stabilizing gas into the fuel electrode of the SOFC stack under atmospheric pressure and injecting air into the air electrode;
Monitoring the voltage of the SOFC stack, injecting hydrogen into the fuel electrode together with the stabilizing gas, and injecting air into the cathode;
Monitoring the voltage of the SOFC stack, supplying hydrogen to the anode, and injecting air into the anode;
Monitoring the voltage of the SOFC stack, injecting a reforming gas with hydrogen into the fuel electrode, and injecting air into the air electrode;
Monitoring the voltage of the SOFC stack, injecting a reforming gas into the fuel electrode, and injecting air into the air electrode;
Pressurizing the pressurizing chamber, adjusting the differential pressure between the pressurizing chamber and the fuel electrode to be equal to or lower than a specific pressure, injecting the reforming gas into the fuel electrode, and injecting air into the air electrode.
청구항 1에 있어서,
상기 연소기를 사용하여 개질 반응기의 온도를 증가시킨 후 정상 상태를 유지하는 단계는 2~3 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of increasing the temperature of the reforming reactor using the combustor and maintaining the steady state is performed for 2 to 3 hours.
청구항 1에 있어서,
SOFC 스택의 전압을 10~20분 간격으로 모니터링하여 SOFC 스택의 전압이 안정적인 값을 나타내도록 유지하는 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the voltage of the SOFC stack is monitored at intervals of 10 to 20 minutes to maintain the voltage of the SOFC stack to be a stable value.
청구항 1에 있어서,
상기 연료극에 수소와 함께 개질 가스를 주입하는 경우 수소와 개질 가스의 유량을 조절하여 전압 변화를 최소화하는 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법.
The method according to claim 1,
Wherein when the reforming gas is injected into the fuel electrode together with hydrogen, the flow rate of the hydrogen and the reforming gas is adjusted to minimize the voltage change.
청구항 1에 있어서,
상기 가압챔버는 2 내지 3.5 bar까지 가압되는 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pressurizing chamber is pressurized to 2 to 3.5 bar.
청구항 1에 있어서,
상기 연료극에 주입되는 개질 가스의 최종 유량은 130 l/min이고, 공기극에 주입되는 공기의 유량은 150 l/min인 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법.
The method according to claim 1,
Wherein a final flow rate of the reforming gas injected into the fuel electrode is 130 l / min, and a flow rate of air injected into the air electrode is 150 l / min.
청구항 1에 있어서,
상기 가압챔버를 가압하는 과정은 가압챔버 주입부에서 가압챔버 압력을 측정하는 단계; 가압챔버 압력 조절기를 2 내지 3.5 bar로 설정하는 단계; 가압챔버 배출부에 설치된 가압챔버 압력조절 밸브를 사용하여 2 내지 3.5 bar 로 조절하는 단계 및 가압챔버와 연료극의 차압이 0.02 bar가 되도록 챔버 차압 조절기를 조절하는 단계를 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템의 가압 운행 방법.
The method according to claim 1,
The process of pressing the pressure chamber may include measuring pressure in the pressure chamber in the pressure chamber inlet; Setting the pressure chamber pressure regulator to 2 to 3.5 bar; Adjusting the pressure in the chamber to 2 to 3.5 bar using a pressure chamber pressure regulating valve provided in the pressurizing chamber discharging portion, and adjusting the chamber differential pressure regulator such that the differential pressure between the pressurizing chamber and the fuel electrode is 0.02 bar. -Pressure operation method of SOFC stack power generation system.
연소기, 열교환기 및 개질 반응기로 이루어진 예비-개질 시스템; 안정화 기체, 수소 및 질소로 이루어진 연료 가스를 사용하는 고체산화물 연료전지 및 고체산화물 연료전지를 가압하기 위한 가압 챔버를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템.
A pre-reforming system consisting of a combustor, a heat exchanger and a reforming reactor; A reformer-SOFC stack power generation system comprising a solid oxide fuel cell using a fuel gas consisting of stabilizing gas, hydrogen and nitrogen, and a pressurizing chamber for pressurizing the solid oxide fuel cell.
청구항 8에 있어서,
상기 SOFC 스택은 평판형 SOFC 스택인 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템.
The method of claim 8,
Wherein the SOFC stack is a planar SOFC stack.
청구항 8에 있어서,
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따라 가압 운전이 수행되는 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템.
The method of claim 8,
The reformer-SOFC stack generation system according to any one of claims 1 to 7, wherein the pressurized operation is performed.
청구항 10에 있어서,
3.5 bar 로 가압하여 운전하는 경우 5 kW의 출력을 나타내는 것을 특징으로 하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템.
The method of claim 10,
And the output of 5 kW when operated at a pressure of 3.5 bar.
연소기, 열교환기 및 개질 반응기로 이루어진 예비-개질 시스템; 안정화 기체, 수소 및 질소로 이루어진 연료 가스를 사용하는 고체산화물 연료전지 및 고체산화물 연료전지를 가압하기 위한 가압 챔버를 포함하는 개질기-SOFC 스택 발전시스템용 가압 챔버로서,
가압챔버 주입부에 설치되는 가압챔버 압력계; 가압챔버 주입부와 가압챔버 배출부 사이에 설치된 가압챔버 압력 조절기; 가압챔버 배출부에 형성된 가압챔버 압력조절 밸브; 연료극과 가압챔버 주입부 사이의 차압을 측정하는 가압챔버 차압계; 연료극 압력조절 밸브와 연결되는 가압챔버 차압 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 챔버.
A pre-reforming system consisting of a combustor, a heat exchanger and a reforming reactor; A pressurization chamber for a reformer-SOFC stack power generation system comprising a solid oxide fuel cell using a fuel gas consisting of stabilizing gas, hydrogen and nitrogen, and a pressurizing chamber for pressurizing the solid oxide fuel cell,
A pressure chamber pressure gauge installed in the pressurizing chamber injection unit; A pressure chamber pressure regulator provided between the pressurizing chamber inlet and the pressurizing chamber outlet; A pressure chamber pressure regulating valve formed in the pressurizing chamber discharge portion; A pressure chamber differential pressure gauge for measuring a differential pressure between the fuel electrode and the pressurizing chamber injection unit; And a pressure chamber differential pressure regulator connected to the anode pressure regulating valve.
청구항 12에 있어서,
상기 SOFC 스택은 평판형 SOFC 스택인 것을 특징으로 하는 가압 챔버.
The method of claim 12,
Wherein the SOFC stack is a planar SOFC stack.
청구항 12에 있어서,
가압챔버 압력조절 밸브를 사용하여 가압챔버의 압력을 조절하고, 가압챔버 차압 조절기를 사용하여 가압챔버와 연료극의 차압을 조절하는 것을 특징으로 하는 가압 챔버.The method of claim 12,
Wherein the pressure of the pressurizing chamber is adjusted by using a pressure chamber pressure regulating valve and the pressure difference between the pressurizing chamber and the fuel electrode is regulated by using a pressure chamber differential pressure regulator.
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WO2017183748A1 (en) * 2016-04-21 2017-10-26 한국에너지기술연구원 Pressurized operation system using tubular sofc

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