KR20150135560A - Plate Type Reformer for Fuel Cell System - Google Patents

Plate Type Reformer for Fuel Cell System Download PDF

Info

Publication number
KR20150135560A
KR20150135560A KR1020140061307A KR20140061307A KR20150135560A KR 20150135560 A KR20150135560 A KR 20150135560A KR 1020140061307 A KR1020140061307 A KR 1020140061307A KR 20140061307 A KR20140061307 A KR 20140061307A KR 20150135560 A KR20150135560 A KR 20150135560A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
mixed gas
gas
reaction
channel
Prior art date
Application number
KR1020140061307A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101619060B1 (en
Inventor
서중현
신형균
오창대
Original Assignee
주식회사 한중엔시에스
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 주식회사 한중엔시에스 filed Critical 주식회사 한중엔시에스
Priority to KR1020140061307A priority Critical patent/KR101619060B1/en
Publication of KR20150135560A publication Critical patent/KR20150135560A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101619060B1 publication Critical patent/KR101619060B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382Multi-step processes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Provided is a plate type heat exchanging reformer for a fuel cell system, which comprises: a reform unit (10) in which heating channels (100) for collecting heat from a high temperature exhaust gas which is supplied from the bottom and discharged to the top and reaction channels (110) exchanging a supplied mixed gas with the heat in the heating channels and generating a hydrogen gas from the mixed gas through a catalytic reforming reaction are arranged in an alternate and transversal manner between two exterior protection boards (120); an exhaust gas introducing unit (20) and an exhaust gas discharging unit (30) provided in the bottom and the top of the reform unit (10) so as to supply and discharge the high temperature exhaust gas to and from the heating channels (110); a mixed gas introducing unit (40) and a hydrogen gas discharging unit (50) respectively provided in one upper portion and the other lower portion of the reform unit (10) so as to supply the mixed gas to the reaction channels (110) and discharge the hydrogen gas generated from the supplied mixed gas; and a catalyst outlet (60) provided in the reform unit (10), formed in an upper portion of an opposite side of the hydrogen gas discharging unit (50), and opens and closes by a cover (62) so as to enable the catalyst (C) to be inserted in or discharged from the reaction channels (110).

Description

연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기{Plate Type Reformer for Fuel Cell System}Technical Field [0001] The present invention relates to a plate type reformer for a fuel cell system,

본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기는 연료전지 스택에서 발생되는 고온의 배기가스를 개질기에 공급하고, 수소가스를 발생시키기 위한 혼합가스와 열교환시켜 개질반응 효율 및 열 효율을 극대화 시키며, 배기가스가 공급되는 가열채널과 혼합가스가 공급되는 반응채널을 복수개 교대로 배열시켜 배기가스와 혼합가스를 개질부 내부에 골고루 확산시켜 분배하므로 유체의 흐름에 의한 압력 손실을 개선하고 보다 컴팩트한 구조로 이루어지도록 함은 물론 촉매 투출구를 구성하여 수명을 다한 촉매를 손쉽게 교환할 수 있도록 한 것이다.The plate type heat exchanger type reformer for a fuel cell system according to the present invention supplies high temperature exhaust gas generated in a fuel cell stack to a reformer and performs heat exchange with a gas mixture for generating hydrogen gas to maximize the reforming reaction efficiency and thermal efficiency, A plurality of heat channels in which exhaust gas is supplied and a plurality of reaction channels to which mixed gas is supplied are alternately arranged to diffuse and distribute the exhaust gas and the mixed gas uniformly in the reforming unit to thereby improve the pressure loss due to the flow of the fluid, And it is also possible to constitute a catalyst outlet so as to easily replace the catalyst whose lifetime has expired.

전기, 전자 기술을 비롯한 과학 기술의 발달에 따라 많은 종류의 에너지원이 개발되어 사용되고 있다. 특히, 에너지의 사용은 매년 그 수요가 급증하고 있으며, 이러한 에너지를 생산시키기 위한 방법으로는 화석연료, 원자력, 수력, 풍력 등을 이용한 에너지 생산수단이 이용되고 있다. 그러나, 화석연료를 태움으로서 생기는 배기가스에 의한 환경오염문제와 화석연료 고갈에 의한 에너지 위기 등에 대처하기 위하여 무공해 대체에너지 개발을 위한 노력이 전 세계적으로 진행되고 있다.Many kinds of energy sources have been developed and used according to the development of science and technology including electric and electronic technologies. In particular, the demand for energy is increasing year by year, and energy production means using fossil fuel, nuclear power, hydro power, wind power, etc. are being used as a means of producing such energy. However, in order to cope with the environmental pollution problem caused by exhaust gas burned by fossil fuel and the energy crisis caused by depletion of fossil fuel, efforts for the development of pollution-free alternative energy are proceeding all over the world.

대체에너지로서의 수소 연료의 사용은 무공해 대체에너지로서 지구상에 존재하는 무한한 자원의 활용으로서 그 의미가 있으며, 수소 연료를 사용하는 연료전지는 수소에너지 응용기술의 핵심으로 수소 연료로부터 전기를 직접 생산하는 개념으로서 전기자동차, 가정용, 발전용 등에 사용될 수 있는 대체 발전수단으로, 수소 가스와 공기를 연료로 공급하고, 한 쌍의 전극 사이에서 전기화학반응에 의하여 발전하는 수단이다.The use of hydrogen fuel as an alternative energy is meaningless as utilization of unlimited resources existing on the earth as pollution-free alternative energy. Fuel cell using hydrogen fuel is the core of hydrogen energy application technology, Is an alternative power generation means that can be used for electric vehicles, household use, power generation, etc., and is a means for supplying hydrogen gas and air as fuel and generating electricity by means of an electrochemical reaction between a pair of electrodes.

상기 연료전지의 원료가 되는 수소 가스를 얻는 방법으로는 우선적으로 전기자동차용, 가정용 등에서 연료전지를 사용할 경우에 대비하여 현재 쉽게 공급되고 있는 메탄이 주성분인 도시가스, 천연가스로부터 개질기를 이용한 방법을 사용하여 순수한 수소를 효율적으로 생산하게 되는 것이다.As a method for obtaining the hydrogen gas as a raw material of the fuel cell, a method using a reformer from a city gas or a natural gas, which is a main component of methane, which is now readily available in the case of using a fuel cell in an electric car or a household, It is possible to efficiently produce pure hydrogen by using hydrogen.

메탄으로부터 수소를 생산하는 개질기의 원리를 설명하면, 개질기 내부는 화학 반응을 위한 촉매가 탑재되어 있으며, 수증기개질반응기 모듈에서 메탄가스가 수증기와 반응하여 주요 성분인 수소와 반응으로 인해 생긴 일산화탄소와 이산화탄소, 그리고 반응이 되지 않고 남은 메탄 등을 얻는 것이다.To explain the principle of the reformer producing hydrogen from methane, the reformer is equipped with a catalyst for the chemical reaction. In the steam reforming reactor module, methane gas reacts with water vapor, and carbon monoxide and carbon dioxide , And the remaining methane that is not reacted.

종래의 개질기는 장치 하부에 한 개의 버너가 설치되어 있으며 이 버너로부터 발생되는 열에 의해 각 모듈들을 가열하여 각 모듈들에 저장된 촉매에 의해 화학 반응을 촉진시키고 있다. 그러나 최하부에 설치된 버너를 이용하여 상부에 설치된 각 모듈들을 가열하는 방법은 연료 및 공기를 버너에 공급하는 장치를 구성해야 하는 단점이 있으며, 연료를 이용함으로써 시스템 전체의 연료이용 효율을 떨어뜨리는 문제를 야기시키고 있다.In the conventional reformer, one burner is installed in the lower part of the apparatus, and each module is heated by the heat generated from the burner to promote the chemical reaction by the catalyst stored in each module. However, there is a disadvantage in that a method of heating the respective modules installed at the lowermost part using the burner has a disadvantage in that a device for supplying fuel and air to the burner must be constituted. .

[특허문헌][Patent Literature]

[문헌1]국내등록특허 제10-0551061호(2006.02.03)[Patent Document 1] Korean Patent No. 10-0551061 (Mar. 02, 2006)

[문헌2]국내등록특허 제10-0671671호(2007.01.12)[Patent Document 2] Korean Patent No. 10-0671671 (Jan. 12, 2007)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연료전지 스택에서 발생되는 고온의 배기가스와 지속적인 열교환을 통해 연소기, 버너, 전기 히터 등 별도의 외부 열원 없이도 혼합가스를 개질 반응 가능케 함으로써 연료전지 시스템의 연료 이용효율 증대 및 소형화에 유리한 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell system capable of reforming a mixed gas without any external heat source such as a combustor, a burner and an electric heater through continuous heat exchange with high- And an object of the present invention is to provide a plate heat exchanger type reformer for a fuel cell system which is advantageous for increasing fuel utilization efficiency and miniaturization.

또한 가열채널과 반응채널을 횡방향이며 교대로 복수개 배열되게 구성하여 배기가스의 열전달 면적을 늘리고 혼합가스를 골고루 확산시켜 공급할 수 있는 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기를 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a plate-type heat exchanger type reformer for a fuel cell system capable of increasing the heat transfer area of the exhaust gas and spreading and supplying the mixed gas evenly by arranging a plurality of heating channels and reaction channels alternately in a transverse direction.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기는 하부에서 공급되어 상부로 배출되는 고온의 배기가스에서 열을 회수하기 위한 가열채널(100)과 공급되는 혼합가스를 가열채널의 열과 열교환시키고 개질 촉매 반응을 통해 상기 혼합가스로 부터 수소가스를 발생시키는 반응채널(110)이 두 개의 외측 보호판(120) 사이에 횡방향이며 교대로 복수개가 배열되어 구비된 개질부(10);In order to achieve the above-mentioned object, the plate type heat exchange reformer for a fuel cell system according to the present invention comprises a heating channel (100) for recovering heat from a high temperature exhaust gas supplied from a lower portion to an upper portion, (10) having a reaction channel (110) for generating hydrogen gas from the mixed gas through heat exchange with the heat of the reforming reaction catalyst and having a plurality of alternately arranged transversely between the two outer protection plates (120) ;

상기 개질부(10)의 하부와 상부에 구비되어 고온의 배기가스를 상기 가열채널(110)로 공급하고 배출시키는 배기가스 유입부(20) 및 배기가스 배출부(30);An exhaust gas inflow part 20 and an exhaust gas exhaust part 30 provided at the lower part and the upper part of the reforming part 10 to supply and discharge hot exhaust gas to the heating channel 110;

상기 개질부(10)의 일측면 상부와 다른 일측면 하부에 구비되어 상기 혼합가스를 반응채널(110)로 공급하는 혼합가스 유입부(40) 및 공급된 혼합가스로부터 발생되는 수소가스를 배출시키는 수소가스 배출부(50);A mixed gas inflow part 40 provided at one side of the upper part of the reforming part 10 and the other lower part of the other side to supply the mixed gas to the reaction channel 110, A hydrogen gas discharge unit 50;

상기 개질부(10)에 구비되되, 상기 수소가스 배출부(50)의 반대측 상부에 구비되며, 덮개(62)에 의해 개폐 가능하여 촉매(C)를 반응채널(110)에 투입 및 배출시킬 수 있는 촉매 투출구(60)를 포함하여 구성된것을 특징으로 한다.The catalyst is provided in the reforming unit 10 and is provided on the opposite side of the hydrogen gas exhausting unit 50 and can be opened and closed by the lid 62 to allow the catalyst C to be introduced into and discharged from the reaction channel 110 And a catalyst outlet port (60).

본 발명은 다수개의 가열채널과 반응채널로 인해 열전달 면적을 늘려 배기가스에서 최대한 많은 열을 회수하고, 회수한 배기가스의 열을 혼합가스와 지속적으로 열 교환시키며 반응채널을 높은 온도로 유지시켜주므로 혼합가스의 개질 반응을 촉진시켜 시스템 전반의 효율을 높일 수 있도록 구성된 것이다.In the present invention, the heat transfer area is increased by a plurality of heating channels and reaction channels to recover as much heat as possible from the exhaust gas, the heat of the recovered exhaust gas is continuously exchanged with the mixed gas, and the reaction channel is maintained at a high temperature The reforming reaction of the mixed gas is promoted to increase the efficiency of the overall system.

또한 연료전지 스택에서 발생한 고온의 배기가스를 이용하기 때문에 버너, 전기 히터 등 별도의 외부 열원 없이도 혼합가스를 개질 반응시켜 콤팩트한 개질기를 제작할 수 있는 효과가 있다.In addition, since a high-temperature exhaust gas generated in the fuel cell stack is used, a compact reformer can be manufactured by performing a reforming reaction of a mixed gas without using an external heat source such as a burner or an electric heater.

또한 촉매 투출구를 통해 개질기의 분해 없이도 촉매의 교체가 용이하고, 반응채널 상부전열핀에 구비된 보조히터를 통해 부족한 열원의 공급이 가능한 효과가 있다.In addition, the catalyst can be easily replaced without decomposition of the reformer through the catalyst outlet, and an insufficient heat source can be supplied through the auxiliary heater provided on the reaction channel upper heat transfer fin.

도1 본 발명의 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기가 사용되는 연료전지 시스템의 개략도.
도2 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기의 사시도
도3 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기의 정면도
도4 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기의 개질부 사시도
도5 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기의 개질부 분해도
도6 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기의 가열채널 정면도
도7 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기의 반응채널 정면도
1 is a schematic view of a fuel cell system in which a plate type heat exchange reformer for a fuel cell system of the present invention is used.
2 is a perspective view of a plate type heat exchange reformer for a fuel cell system according to the present invention.
3 is a front view of a plate heat exchanger type reformer for a fuel cell system according to the present invention.
4 is a perspective view of a reformer of a plate heat exchanger type reformer for a fuel cell system according to the present invention
5 is an exploded view of a reformed part of a plate heat exchanger type reformer for a fuel cell system according to the present invention.
6 is a front view of a heating channel of a plate heat exchanger type reformer for a fuel cell system according to the present invention
7 is a front view of a reaction channel of a plate heat exchanger type reformer for a fuel cell system according to the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기는 하부에서 공급되어 상부로 배출되는 고온의 배기가스에서 열을 회수하기 위한 가열채널(100)과 공급되는 혼합가스를 가열채널의 열과 열교환시키고 개질 촉매 반응을 통해 상기 혼합가스로 부터 수소가스를 발생시키는 반응채널(110)이 두 개의 외측 보호판(120) 사이에 횡방향이며 교대로 복수개가 배열되어 구비된 개질부(10);In order to accomplish the above object, the present invention provides a plate type heat exchange reformer for a fuel cell system, comprising: a heating channel (100) for recovering heat from a high temperature exhaust gas supplied from a lower portion to an upper portion; (10) having a reaction channel (110) for generating hydrogen gas from the mixed gas through heat exchange with the heat of the reforming reaction catalyst and having a plurality of alternately arranged transversely between the two outer protection plates (120) ;

상기 개질부(10)의 하부와 상부에 구비되어 고온의 배기가스를 상기 가열채널(110)로 공급하고 배출시키는 배기가스 유입부(20) 및 배기가스 배출부(30);An exhaust gas inflow part 20 and an exhaust gas exhaust part 30 provided at the lower part and the upper part of the reforming part 10 to supply and discharge hot exhaust gas to the heating channel 110;

상기 개질부(10)의 일측면 상부와 다른 일측면 하부에 구비되어 상기 혼합가스를 반응채널(110)로 공급하는 혼합가스 유입부(40) 및 공급된 혼합가스로부터 발생되는 수소가스를 배출시키는 수소가스 배출부(50);A mixed gas inflow part 40 provided at one side of the upper part of the reforming part 10 and the other lower part of the other side to supply the mixed gas to the reaction channel 110, A hydrogen gas discharge unit 50;

상기 개질부(10)에 구비되되, 상기 수소가스 배출부(50)의 반대측 상부에 구비되며, 덮개(62)에 의해 개폐 가능하여 촉매(C)를 반응채널(110)에 투입 및 배출시킬 수 있는 촉매 투출구(60)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
The catalyst is provided in the reforming unit 10 and is provided on the opposite side of the hydrogen gas exhausting unit 50 and can be opened and closed by the lid 62 to allow the catalyst C to be introduced into and discharged from the reaction channel 110 And a catalyst outlet port (60).

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to which the present invention pertains.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명 연료전지 시스템의 개략적인 구성을 설명하면, 연료전지 시스템에서 전기에너지를 생성하기 위해서는 스택의 애노드 극에는 수소가스와, 캐소드 극에는 산소 공급이 필요하며, 애노드 극과 캐소드 극에 공급된 수소가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 연료전지 스택에서는 전기 에너지와 부수물로 캐소드 극에서 고온의 배기가스가 생성된다. 그리고 캐소드 극에서 생성된 고온의 배기가스는 벤트를 통해 대기로 방출되는데, 본 발명에서는 연료전지 시스템의 효율을 더욱 높여주기 위해 캐소드 극에서 생성된 고온의 배기가스를 개질기에 공급하고, 개질기에서는 고온의 배기가스를 혼합가스와 열교환 시켜 혼합가스를 개질하며, 개질기에서 혼합가스가 개질되어 발생되는 수소가스는 전기 에너지의 생성에 필요한 애노드 극으로 공급한다.1, in order to generate electric energy in the fuel cell system, it is necessary to supply hydrogen gas to the anode electrode of the stack and oxygen to the cathode electrode of the fuel cell system, And the electrochemical reaction of the hydrogen gas and the oxygen supplied to the cathode electrode generates high-temperature exhaust gas at the cathode electrode from the fuel cell stack with electric energy and incidental water. The high temperature exhaust gas generated at the cathode electrode is discharged to the atmosphere through the vent. In order to further increase the efficiency of the fuel cell system, the present invention supplies high temperature exhaust gas generated at the cathode electrode to the reformer, And the hydrogen gas generated by reforming the mixed gas in the reformer supplies the hydrogen gas required for generating the electric energy to the anode electrode.

이때, 개질기에서 혼합가스와 열교환되면서 배출되는 배기가스는 혼합가스를 발생시키는 열교환기로 공급되어 열교환기에서 물 및 연료와 열교환된 후 벤트로 배출되는 구성이다.
At this time, the exhaust gas, which is heat-exchanged with the mixed gas in the reformer, is supplied to the heat exchanger for generating the mixed gas, heat-exchanged with water and fuel in the heat exchanger, and then discharged to the vent.

이하 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기의 각 구성요소들을 도2 내지 도7을 참고하여 상세히 설명하면, 본 발명은 혼합가스를 개질 반응시켜 수소가스를 발생시키기 위한 개질부(10), 고온의 배기가스를 상기 혼합가스와 열교환시키기 위한 배기가스 유입부(20) 및 배기가스 배출부(30), 개질부(10) 내로 혼합가스를 유입하고 개질된 수소가스를 배출시키기 위한 혼합가스 유입부(40) 및 수소가스 배출부(50), 혼합가스를 수소가스로 개질반응 시키는 촉매(C)를 상기 개질부(10)의 반응채널(110)에 투입 및 배출시키기 위한 촉매 투출구(60)로 구성되어 이루어진다.
2 to 7, the present invention is a reforming unit 10 for generating hydrogen gas by reforming a mixed gas. The reforming unit 10 includes a reforming unit 10, , An exhaust gas inlet (20) and an exhaust gas outlet (30) for exchanging high temperature exhaust gas with the mixed gas, a mixed gas for introducing the mixed gas into the reformer (10) and discharging the reformed hydrogen gas A catalyst outlet port for introducing and discharging the catalyst into the reaction channel 110 of the reforming unit 10, 60).

상기 개질부(10)는 열전달 면적을 최대한 늘리면서 개질기(1)의 사이즈를 소형화 하기 위해 두 개의 사각판 형상인 외측 보호판(120) 사이에 고온의 배기가스가 유입되어 통과되는 가열채널(100)과 혼합가스가 유입되고 개질 반응하여 수소가스를 발생시키는 반응채널(110)이 횡방향이며 교대로 복수개 밀착되게 배열되어 고온의 배기가스와 혼합가스가 각 가열채널(100)과 반응채널(110)에 골고루 확산되어 공급되므로 배기가스와 혼합가스의 공급에 의한 개질부(10)의 압력 손실을 저감시킬수 있는 구성이다.
The reforming unit 10 includes a heating channel 100 through which a high temperature exhaust gas is introduced and passed between the outer protective plates 120 in the shape of two rectangular plates in order to miniaturize the size of the reformer 1 while maximizing the heat transfer area, A plurality of reaction channels 110 for introducing a gas mixture and generating a hydrogen gas by the reforming reaction are arranged in a transverse direction and alternately in close contact with each other so that hot exhaust gas and mixed gas are supplied to each of the heating channel 100 and the reaction channel 110 The pressure loss of the reforming section 10 due to the supply of the exhaust gas and the mixed gas can be reduced.

상기 가열채널(100)은 상기 외측 보호판(120)과 동일한 사각 판형상의 가열채널 분리판(101)과 가열채널 분리판(101)의 전면 양 끝단에 길이방향으로 연장되어, 유입된 후 통과되는 배기가스를 밀폐시켜 배기가스의 누설을 방지하기 위한 일자형 막음판(102)이 구비되며, 일자형 막음판(102)의 내측이고 가열채널(100)의 전면에는 배기가스의 흐름을 유도하고 배기가스의 열전달을 촉진시키기 위해 주름진 가열채널 전열핀(103)이 구비되며, 상기 가열채널 전열핀(103)은 옵셋핀, 플레인핀, 주름핀, 삼각핀 등에서 선택하여 사용 가능하도록 하였다.The heating channel 100 extends in the longitudinal direction at both ends of the front face of the heating channel separator plate 101 and the heating channel separator plate 101 having the same rectangular plate shape as the outer side protection plate 120, A blocking plate 102 for preventing the leakage of the exhaust gas by sealing the gas is provided on the inner surface of the blocking plate 102 and on the front surface of the heating channel 100 to guide the flow of the exhaust gas, The heating channel heat transfer fin 103 can be selected from an offset fin, a plane fin, a corrugated fin, and a triangular fin.

그래서 연료전지 스택에서 발생하는 고온의 배기가스가 가열채널(100)로 유입되면 가열채널 전열핀(103)을 통해 압력손실 없이 골고루 하부에서 상부 방향으로 퍼지면서 이동되므로 가열채널 전열핀(103)과 가열채널 분리판(101) 전면으로 고온의 배기가스의 열이 골고루 전달되는 것이다.
Therefore, when the high-temperature exhaust gas generated in the fuel cell stack flows into the heating channel 100, the heat is transferred from the lower portion to the upper portion without pressure loss through the heating channel heat transfer fin 103, The heat of the high-temperature exhaust gas is uniformly transferred to the front surface of the heating channel separator plate 101.

상기 반응채널(110)은 상기 외측 보호판(120)과 동일한 사각 판형상의 반응채널 분리판(111)과, 상기 반응채널 분리판(111)의 전면 끝단부에는 반응채널 분리판(111)을 밀폐시켜 누설을 방지하기 위한 사각 막음판(112)이 구성된다.The reaction channel 110 has a rectangular plate-like reaction channel separation plate 111 which is the same as the outer protection plate 120 and a reaction channel separation plate 111 is sealed at the front end of the reaction channel separation plate 111 A square blocking plate 112 for preventing leakage is constituted.

그리고 상기 사각 막음판(112)의 내측이며, 상기 반응채널 분리판(111)의 전면 상부에는 혼합가스가 유입되어 이동하도록 하는 혼합가스 유입실(113)이 구비되는데, 이때 혼합가스 유입실(113)로 혼합가스를 유입시키기 위해서 상기 혼합가스 유입부(40)와 연통되는 위치의 상기 사각 막음판(112)은 일부 개방되어 혼합가스 유입부(40)에서 공급되는 혼합가스가 상기 반응채널(110)의 혼합가스 유입실(113)로 유입 가능하도록 구성되며,A mixed gas inflow chamber 113 is provided inside the square block plate 112 to allow the mixed gas to flow into the upper part of the front surface of the reaction channel partition plate 111. At this time, The quadrangular blocking plate 112 at a position to communicate with the mixed gas inlet 40 is partially opened to allow the mixed gas supplied from the mixed gas inlet 40 to flow into the reaction channel 110 The mixed gas can be introduced into the mixed gas inflow chamber 113,

상기 혼합가스 유입실(113)의 하부측으로는 상기 혼합가스 유입실(113)로 유입되어 하부로 이동하는 혼합가스를 개질 반응시켜 수소가스를 발생시키도록 내부에 촉매(C)가 수용되는 촉매실(114)이 구성되되, 상기 촉매 투출구(60)를 통해 촉매(C)를 상기 촉매실(114)로 투입할 뿐 아니라 외부로 빼낼 수 있도록 상기 촉매 투출구(60)와 연통되는 위치의 상기 사각 막음판(112)은 일부 개방되어 구성된다.A catalyst chamber (C) is disposed at a lower side of the mixed gas inflow chamber (113) to allow the mixed gas flowing into the mixed gas inflow chamber (113) to undergo reforming reaction to generate hydrogen gas. And a catalyst outlet 114 communicating with the catalyst outlet 114 so as to communicate with the catalyst outlet 114 through the catalyst outlet 114, The square blocking plate 112 is partially opened.

또한 상기 촉매실(114)의 하부이며, 상기 반응채널(110)의 반응채널 분리판(111) 전면 최하부에는 수소가스 배출실(115)이 구비되어, 상기 촉매실(114)을 통과하면서 혼합가스로부터 개질 반응하여 발생한 수소가스를 외부로 배출할 수 있도록 하되, 상기 수소가스 배출부(50)와 연통되는 위치의 사각 막음판(112)이 일부 개방되어 수소가스가 상기 반응채널(110)에서 배출될 수 있도록 구성된다.
A hydrogen gas discharge chamber 115 is provided at a lower portion of the reaction chamber 110 in the lower part of the catalyst chamber 114 and is connected to the catalyst chamber 114, A part of the quadrangular blocking plate 112 communicating with the hydrogen gas discharging unit 50 is partially opened so that the hydrogen gas is discharged from the reaction channel 110 Lt; / RTI >

상기 혼합가스 유입실(113), 촉매실(114), 수소가스 배출실(115)로 이루어진 상기 반응채널(110)에서 혼합가스를 개질반응시켜 수소가스를 발생시키기 위해서는 반응채널(110)이 높은 온도가 아닐 경우 개질 반응이 일어나지 않게 되므로, 반응채널(110)은 계속적으로 충분히 높은 온도를 유지해야 하는데 이러한 역할을 위해 가열채널(100)에서는 고온의 배기가스에서 회수한 열을 상기 반응채널(110)로 전달하여 반응채널(110)이 계속적으로 높은 온도를 유지할 수 있도록 하는 것이다.
In order to generate hydrogen gas by reforming the mixed gas in the reaction channel 110 composed of the mixed gas inlet chamber 113, the catalyst chamber 114 and the hydrogen gas exhaust chamber 115, the reaction channel 110 has a high The reaction channel 110 must maintain a sufficiently high temperature continuously. For this purpose, in the heating channel 100, the heat recovered from the hot exhaust gas is supplied to the reaction channel 110 So that the reaction channel 110 can maintain a high temperature continuously.

상기 반응채널(110)의 촉매실(114) 상부측에는 상기 혼합가스 유입실(113)로 유입된 혼합가스가 촉매실(114)로 원활히 이동할 수 있도록 하고 열전달율을 높여 혼합가스의 온도를 용이하게 높여주도록 반응채널 상부전열핀(116)이 구성되고, 상기 촉매실(114)의 하부측에는 상기 촉매실(114)에서 개질 반응하여 발생한 수소가스의 이동을 원활히 하고 열전달율을 높여 수소가스의 온도를 용이하게 높일 수 있도록 반응채널 하부전열핀(117)이 구성된다.The mixed gas introduced into the mixed gas inlet chamber 113 can be smoothly moved to the catalyst chamber 114 and the temperature of the mixed gas can be easily raised by raising the heat transfer rate on the upper side of the catalyst chamber 114 of the reaction channel 110 The upper portion of the catalyst chamber 114 is provided with a reaction channel upper heat transfer fin 116. The lower portion of the catalyst chamber 114 facilitates the movement of the hydrogen gas generated by the reforming reaction in the catalyst chamber 114 and increases the heat transfer rate, The reaction channel lower heat transfer fin 117 is formed.

이때, 상기 반응채널 상부전열핀(116) 및 반응채널 하부전열핀(117)은 옵셋핀, 플레인핀, 주름핀, 삼각핀 등에서 선택하여 사용 가능하다.At this time, the reaction channel upper heat transfer fin 116 and the reaction channel lower heat transfer fin 117 can be selected from an offset fin, a plane fin, a corrugated fin, and a triangular fin.

그리고 상기 반응채널 상부전열핀(116)은 상기 혼합가스 유입실(113)이 혼합가스 유입부(40)의 외측에서 혼합가스 유입실(113)의 내측으로 갈수록 좁아지도록 상부면이 일측 상부로 경사지게 형성되어, 유입되는 혼합가스의 이동을 원활히 할 수 있도록 하고, 상기 반응채널 하부전열핀(117)은 촉매(C)의 투입 및 배출을 원활히 하고 개질 반응으로 발생된 수소가스의 배출을 원활히 하도록 상기 촉매 투출구(60)측 하부에서 상기 수소가스 배출부(50)측의 상부로 경사지게 형성되어 구성된다.
The upper part of the reaction channel upper heat transfer fin 116 is inclined upward to one side so that the mixed gas inflow chamber 113 becomes narrower toward the inside of the mixed gas inflow chamber 113 from the outside of the mixed gas inflow part 40 And the reaction channel lower heat transfer fins 117 are formed to facilitate the introduction and discharge of the catalyst C and to facilitate the discharge of the hydrogen gas generated in the reforming reaction, And is formed to be inclined upward from the lower portion of the catalyst outlet 60 side to the upper portion of the hydrogen gas outlet portion 50 side.

상기 반응채널 상부전열핀(116)에는 상기 반응채널 상부전열핀(116)을 가로질러 상기 사각 막음판(112)을 관통하는 보조히터 파이프(118-1)와, 상기 보조히터 파이프(118-1)의 끝단부이며 사각 막음판(112)의 외측으로 위치하는 보조히터 주입부(118-2)가 구비된 보조히터(118)가 구성되어, 상기 반응채널 상부전열핀(116)을 통과하는 혼합가스의 온도를 보다 더 신속히 높여주므로, 촉매실(114)로 이동한 혼합가스의 개질 반응을 더욱 촉진시킬 수 있도록 구성된다.
The reaction channel upper heat transfer pin 116 is provided with an auxiliary heater pipe 118-1 passing through the reaction channel upper heat transfer pin 116 and passing through the square blocking plate 112, The auxiliary heater 118 having an auxiliary heater injection part 118-2 located at the outer end of the reaction channel upper heat transfer pin 116 and positioned outside the square blocking plate 112, So that the reforming reaction of the mixed gas moved to the catalyst chamber 114 can be further promoted.

상기 배기가스 유입부(20)는 내부가 중공형이며, 상기 개질부(10)의 하부에 구비되어 고온의 배기가스를 상기 개질부(10)로 유입시키도록 구성되고, 상기 배기가스 배출부(30) 또한 내부가 중공형이며, 상기 개질부(10)를 통과하면서 열을 빼앗긴 배기가스가 외부로 배출되도록 상기 개질부(10)의 상부에 구성된다.
The exhaust gas inlet 20 is hollow and has a hollow shape and is installed at a lower portion of the reformer 10 to introduce hot exhaust gas into the reformer 10, 30 is also formed on the upper part of the reforming section 10 so that the exhaust gas exhausted from the reforming section 10 is exhausted to the outside.

상기 개질부(10)의 반응채널(110)은 상부 및 하부가 사각 막음판(112)에 의해 막혀 밀폐되어 있으므로, 상기 배기가스 유입부(20)를 통해 개질부(10)로 유입되는 배기가스는 상,하부가 개방되어 있는 가열채널(100)로만 유입된 후 이동하여 상기 배기가스 배출부(30)로 배출되는 것이다.
Since the reaction channel 110 of the reforming unit 10 is closed and closed by the rectangular blocking plate 112, the exhaust gas flowing into the reforming unit 10 through the exhaust gas inflow unit 20, Flows only into the heating channel 100 whose upper and lower portions are open, and is then discharged to the exhaust gas discharging portion 30. [

상기 혼합가스 유입부(40)는 상기 개질부(10)의 일측면 상부이며, 상기 일측이 개방된 혼합가스 유입실(113)의 외측으로 구성되어, 혼합가스를 반응채널(110)의 혼합가스 유입실(113)로 공급할 수 있도록 하고, The mixed gas inlet portion 40 is formed on the upper side of the reforming portion 10 and outside the mixed gas inlet chamber 113 in which the one side is opened, So that it can be supplied to the inflow chamber 113,

상기 수소가스 배출부(50)는 상기 개질부(10)의 다른 일측면 하부이며, 상기 일측이 개방된 수소가스 배출실(115)의 외측으로 구성되어, 상기 촉매실(114)에서 개질 반응으로 발생된 수소가스를 외부로 배출될 수 있도록 구성된다.
The hydrogen gas discharging part 50 is located outside the other side surface of the reforming part 10 and outside the hydrogen gas discharging chamber 115 with one side opened, So that the generated hydrogen gas can be discharged to the outside.

상기 촉매 투출구(60)는 상기 개질부(10)에 구비되되, 상기 촉매 투출구(60)는 상기 수소가스 배출부(50)의 반대측 상부이며, 일측 하부가 개방된 촉매실(114)의 외측으로 볼트 및 너트(64)로 연결된 덮개(62)에 의해 개폐가능하게 구성되어, 촉매 투출구(60)를 통해 반응채널(110)에 구비된 촉매실(114)로 촉매(C)를 투입할 뿐만 아니라 수명을 다하여 개질 반응 능력이 떨어진 촉매(C)를 교체시에는 외부에서 촉매 투출구(60)를 통해 교체할 촉매(C)를 빼내고, 새로운 촉매(C)를 투입시킬 수 있어 개질부(10)를 분리하지 않고도 촉매(C)를 용이하게 교체할 수 있도록 구성된다.The catalyst outlet port 60 is provided in the reforming section 10 and the catalyst outlet port 60 is disposed on the opposite side of the hydrogen gas exhausting section 50. The catalyst outlet And a cover 62 connected to the outside through a bolt and nut 64. The catalyst C is introduced into the catalyst chamber 114 provided in the reaction channel 110 through the catalyst outlet 60, The catalyst C to be replaced can be removed from the outside through the catalyst outlet 60 and the new catalyst C can be introduced when the catalyst C having a reduced reforming ability is replaced with a catalyst having a reduced life span, So that the catalyst (C) can be easily replaced without removing the catalyst (10).

이때, 상기 촉매(C)를 교체시에는 볼트 및 너트(64)에 의해 연결된 덮개(62)를 분리하여 촉매 투출구(60)를 개방시킨 후, 촉매 투출구(60)가 바닥을 향하도록 개질기(1)를 기울여서 촉매실(114)에 수용된 촉매(C)가 촉매 투출구(60)를 통해 빠져나오도록 하고, 촉매(C)가 모두 빠져 나온 후에는 개질기(1)를 반대로 기울여서 새로운 촉매(C)가 촉매실(114)로 수용될 수 있도록 촉매 투출구(60)를 통해 촉매(C)를 투입하여 교체하는 것이다.
At this time, when replacing the catalyst (C), the lid (62) connected by the bolt and nut (64) is separated to open the catalyst outlet (60), and then the catalyst outlet (60) The reformer 1 is tilted so that the catalyst C accommodated in the catalyst chamber 114 is allowed to escape through the catalyst outlet 60 and after the catalyst C is completely exhausted, C is introduced into the catalyst chamber 114 through the catalyst outlet 60 so that the catalyst C can be accommodated in the catalyst chamber 114.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기는 다음과 같이 작용된다.
The planar heat exchanger for a fuel cell system according to the present invention constructed as above operates as follows.

연료전지 스택의 캐소드극에서 배출된 온도 약 750℃ 이상인 고온의 배기가스가 본 발명 개질기(1)의 배기가스 유입부(20)를 통해 복수개의 가열채널(100)과 반응채널(110)이 교대로 배열된 개질부(10) 하부로 공급되며, 상기와 같이 공급된 고온의 배기가스는 상, 하부가 개방된 각 가열채널(100)로 유입되어 가열채널 전열핀(103)을 따라 하부에서 상부 방향으로 이동하면서 개질부(10)의 상부에 위치한 배기가스 배출부(30)로 배출되되, 가열채널(100)의 가열채널 분리판(101)과 가열채널 전열핀(103)은 이동하는 고온의 배기가스에서 열을 회수한다.A high temperature exhaust gas having a temperature of 750 ° C or higher discharged from the cathode of the fuel cell stack is alternately supplied to the plurality of heating channels 100 and the reaction channel 110 through the exhaust gas inlet 20 of the reformer 1 of the present invention The high temperature exhaust gas supplied as described above flows into each of the heating channels 100 whose upper and lower portions are opened and flows along the heating channel heating fins 103 from the lower portion to the upper portion of the reforming portion 10, The heating channel separator plate 101 and the heating channel heat transfer fins 103 of the heating channel 100 are discharged to the exhaust gas discharging portion 30 located at the upper portion of the reforming portion 10 while moving in the direction The heat is recovered from the exhaust gas.

그리고 개질부(10)의 일측면 상부에 구비된 혼합가스 유입부(40)에서는 연료전지 시스템의 열교환기에서 생성된 혼합가스를 혼합가스 유입부(40)를 통해 개질부(10)로 유입시키고, 유입된 혼합가스는 혼합가스 유입부(40)와 내부가 연통되도록 구비된 반응채널(110)에서 혼합가스 유입실(113)로 유입된 후 혼합가스 유입실(113)의 하부에 구비된 반응채널 상부전열핀(116)으로 유입되어 하부로 이동한다. 이때, 혼합가스는 반응채널 상부전열핀(116)에 구비된 보조히터(118)와 반응채널(110)의 전,후면에 위치한 가열채널(100)의 배기가스 열과 열교환을 통해 높은 온도로 상승되어 이동한다.The mixed gas introduced from the heat exchanger of the fuel cell system is introduced into the reforming unit 10 through the mixed gas inlet unit 40 in the mixed gas inlet unit 40 provided on one side of the reforming unit 10 The introduced mixed gas flows into the mixed gas inflow chamber 113 from the reaction channel 110 provided inside the mixed gas inflow section 40 so as to communicate with the inside of the mixed gas inflow chamber 113, Flows into the channel upper heat transfer fin (116) and moves to the lower portion. At this time, the mixed gas is elevated to a high temperature through heat exchange with exhaust gas heat of the heating channel 100 located at the front and rear sides of the reaction channel 110 and the auxiliary heater 118 provided at the reaction channel upper heat transfer fin 116 Move.

상기 반응채널 상부전열핀(116)을 이동하면서 높은 온도로 상승된 혼합가스는 반응채널 상부전열핀(116)의 하부에 구비된 촉매실(114)로 유입되고, 촉매실(114)에서는 유입된 혼합가스가 가열채널(100)에서 전달되는 열과 열교환을 통해 적정하게 높은 온도를 유지하는 촉매(C)와 만나 개질 반응에 의해 수소가스가 발생되도록 하며, 촉매실(114)에서 발생된 수소가스는 촉매실(114)의 하부에 구비된 반응채널 하부전열핀(117)으로 유입되어 하부로 이동하면서 지속적인 배기가스의 열과 열교환 과정을 거치고, 지속적인 열 교환 과정을 거쳐 높은 온도를 유지하는 수소가스는 반응채널 하부전열핀(117)의 하부에 구비된 수소가스 배출실(115)에 고르게 분포되면서 유입된 후 수소가스 배출부(50)를 통해 외부로 배출된다.
The mixed gas raised to a high temperature while flowing through the reaction channel upper heat transfer fins 116 flows into the catalyst chamber 114 provided below the reaction channel upper heat transfer fins 116 and flows into the catalyst chamber 114 The mixed gas is brought into contact with the catalyst (C) that maintains an adequately high temperature through heat exchange with the heat transferred from the heating channel (100), and hydrogen gas is generated by the reforming reaction, and the hydrogen gas generated in the catalyst chamber The hydrogen gas flowing into the reaction channel lower heat transfer fins 117 provided at the lower portion of the catalyst chamber 114 undergoes the heat exchange process with the heat of the exhaust gas continuously while moving to the lower portion, Is distributed uniformly to the hydrogen gas discharge chamber 115 provided at the lower portion of the channel lower heat transfer fin 117, and then is discharged to the outside through the hydrogen gas discharge portion 50.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.Although the present invention having been described above has been described with reference to a limited number of embodiments, it is to be understood that the present invention is not limited thereto and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art. Various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

1-개질기 10-개질부
20-배기가스 유입부 30-배기가스 배출부
40-혼합가스 유입부 50-수소가스 배출부
60-촉매 투출구 62-덮개
64-볼트 및 너트 100-가열채널
101-가열채널 분리판 102-일자형 막음판
103-가열채널 전열핀 110-반응채널
111-반응채널 분리판 112-사각 막음판
113-혼합가스 유입실 114-촉매실
115-수소가스 배출실 116-반응채널 상부전열핀
117-반응채널 하부전열핀 118-보조히터
120-외측보호판
1-reformer 10-
20 - Exhaust gas inlet 30 - Exhaust gas outlet
40-mixture gas inlet 50-hydrogen gas outlet
60 - Catalytic outlet 62 - Cover
64-bolt and nut 100-heating channel
101-heating channel separation plate 102-straight blocking plate
103-heating channel heating pin 110-reaction channel
111-reaction channel separation plate 112-square blocking plate
113-mixed gas inlet chamber 114-catalyst chamber
115-Hydrogen gas discharge chamber 116-Reaction channel upper heat transfer pin
117-Reaction channel lower heating pin 118-Auxiliary heater
120-Lateral shroud

Claims (5)

하부에서 공급되어 상부로 배출되는 고온의 배기가스에서 열을 회수하기 위한 가열채널(100)과 공급되는 혼합가스를 가열채널의 열과 열교환시키고 개질 촉매 반응을 통해 상기 혼합가스로 부터 수소가스를 발생시키는 반응채널(110)이 두 개의 외측 보호판(120) 사이에 횡방향이며 교대로 복수개가 배열되어 구비된 개질부(10);
상기 개질부(10)의 하부와 상부에 구비되어 고온의 배기가스를 상기 가열채널(110)로 공급하고 배출시키는 배기가스 유입부(20) 및 배기가스 배출부(30);
상기 개질부(10)의 일측면 상부와 다른 일측면 하부에 구비되어 상기 혼합가스를 반응채널(110)로 공급하는 혼합가스 유입부(40) 및 공급된 혼합가스로부터 발생되는 수소가스를 배출시키는 수소가스 배출부(50);
상기 개질부(10)에 구비되되, 상기 수소가스 배출부(50)의 반대측 상부에 구비되며, 덮개(62)에 의해 개폐 가능하여 촉매(C)를 반응채널(110)에 투입 및 배출시킬 수 있는 촉매 투출구(60)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기.
A heating channel 100 for recovering heat from a high temperature exhaust gas supplied from the lower portion to the upper portion and a gas mixture to be supplied are heat-exchanged with heat of a heating channel and hydrogen gas is generated from the mixed gas through a reforming catalyst reaction A reforming part (10) having reaction channels (110) arranged between two outer protection plates (120) in a transverse direction and alternately arranged;
An exhaust gas inflow part 20 and an exhaust gas exhaust part 30 provided at the lower part and the upper part of the reforming part 10 to supply and discharge hot exhaust gas to the heating channel 110;
A mixed gas inflow part 40 provided at one side of the upper part of the reforming part 10 and the other lower part of the other side to supply the mixed gas to the reaction channel 110, A hydrogen gas discharge unit 50;
The catalyst is provided in the reforming unit 10 and is provided on the opposite side of the hydrogen gas exhausting unit 50 and can be opened and closed by the lid 62 to allow the catalyst C to be introduced into and discharged from the reaction channel 110 And a catalyst outlet (60) provided in the heat exchanger.
청구항 1에 있어서,
상기 가열채널(100)은 사각 판형상의 가열채널 분리판(101) 전면 양끝단에 일자형 막음판(102)이 구비되고, 배기가스의 열전달을 촉진시키기 위해 가열채널 분리판(101)의 일자형 막음판(102) 내측으로 주름진 가열채널 전열핀(103)이 구성된것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기.
The method according to claim 1,
The heating channel 100 is provided with a straight blocking plate 102 at both ends of a rectangular plate-shaped heating channel separator plate 101, and a straight blocking plate 102 of the heating channel separating plate 101 for promoting heat transfer of the exhaust gas. And a heating channel heat transfer fin (103) corrugated to the inside of the heat exchanger (102).
청구항 1에 있어서,
상기 반응채널(110)은 사각판재 형상의 반응채널 분리판(111) 전면 끝단부에 사각 막음판(112)이 구비되고, 상기 사각 막음판(112)의 내측 상부에 혼합가스 유입실(113)이 구비되되, 상기 혼합가스 유입부(40)와 연통되는 위치에 사각 막음판(112)이 개방되고, 상기 혼합가스 유입실(113)의 하부에 혼합가스로부터 수소가스를 발생시키는 촉매실(114)이 구비되되, 상기 촉매 투출구(60)와 연통되는 위치에 사각 막음판(112)이 개방되고, 상기 촉매실(114)의 하부에 수소가스 배출실(115)이 구비되되, 상기 수소가스 배출부(50)와 연통되는 위치에 사각 막음판(112)이 개방되어 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기.
The method according to claim 1,
The reaction channel 110 includes a square plate 112 at the front end of the reaction channel plate 111 having a rectangular plate shape and a mixed gas inlet chamber 113 at the upper side of the square plate 112, And a catalyst chamber 114 for generating hydrogen gas from the mixed gas at a lower portion of the mixed gas inlet chamber 113. The catalytic chamber 114 is connected to the gas inlet 114, A quadrangular blocking plate 112 is opened at a position communicating with the catalyst outlet 60 and a hydrogen gas discharge chamber 115 is provided at a lower portion of the catalyst chamber 114, And a rectangular blocking plate (112) is opened at a position communicating with the discharge part (50).
청구항 3에 있어서,
상기 촉매실(114)의 상부와 하부에는 혼합가스와 수소가스에 열전달을 촉진시키기 위해 주름진 반응채널 상부전열핀(116) 및 반응채널 하부전열핀(117)이 구비되되, 상기 반응채널 상부전열핀(116)은 혼합가스 유입실(113)이 혼합가스 유입부(40) 측에서 내측으로 갈수록 좁아지도록 상부면이 경사지게 형성되며,
상기 반응채널 하부전열핀(117)은 상기 촉매 투출구(60)측 하부에서 상기 수소가스 배출부(50)측의 상부로 경사지게 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기.
The method of claim 3,
The upper and lower portions of the catalyst chamber 114 are provided with corrugated reaction channel upper transfer fins 116 and reaction channel lower transfer fins 117 for promoting heat transfer to the mixed gas and hydrogen gas, (116) is formed such that the upper surface thereof is inclined so that the mixed gas inflow chamber (113) becomes narrower toward the inner side from the mixed gas inflow portion (40) side,
Wherein the reaction channel lower heat transfer fin (117) is inclined upward from the lower portion of the catalyst outlet (60) side to the upper portion of the hydrogen gas exhaust portion (50) side.
청구항 4에 있어서,
상기 반응채널 상부전열핀(116)에는 반응채널 상부전열핀(116)을 통과하는 혼합가스의 온도를 높여 주기 위한 보조히터(118)가 구성된것을 특징으로 하는 연료전지 시스템용 판형 열교환식 개질기.
The method of claim 4,
Wherein the reaction channel upper heat transfer fin (116) is provided with an auxiliary heater (118) for increasing the temperature of the mixture gas passing through the reaction channel upper heat transfer fin (116).
KR1020140061307A 2014-05-22 2014-05-22 Plate Type Reformer for Fuel Cell System KR101619060B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140061307A KR101619060B1 (en) 2014-05-22 2014-05-22 Plate Type Reformer for Fuel Cell System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140061307A KR101619060B1 (en) 2014-05-22 2014-05-22 Plate Type Reformer for Fuel Cell System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150135560A true KR20150135560A (en) 2015-12-03
KR101619060B1 KR101619060B1 (en) 2016-05-11

Family

ID=54871876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140061307A KR101619060B1 (en) 2014-05-22 2014-05-22 Plate Type Reformer for Fuel Cell System

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101619060B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102252170B1 (en) * 2019-11-20 2021-05-14 (주)동화엔텍 Plate fin heat exchanger having replaceable catalysts for liquefaction of hydrogen
CN114264170A (en) * 2021-11-17 2022-04-01 北京航天试验技术研究所 Vacuum brazing aluminum plate-fin heat exchanger for continuous catalytic conversion of parahydrogen

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190085725A (en) 2018-01-11 2019-07-19 이승헌 Energy production equipment utilizing environmentally friendly fuel

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4607446B2 (en) * 2003-11-11 2011-01-05 関西電力株式会社 Waste heat recovery reformer and its assembly method
JP4735393B2 (en) 2006-04-24 2011-07-27 株式会社豊田中央研究所 Heat exchanger and heat exchange type reformer
JP4809113B2 (en) * 2006-04-24 2011-11-09 株式会社豊田中央研究所 Heat exchange type reformer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102252170B1 (en) * 2019-11-20 2021-05-14 (주)동화엔텍 Plate fin heat exchanger having replaceable catalysts for liquefaction of hydrogen
CN114264170A (en) * 2021-11-17 2022-04-01 北京航天试验技术研究所 Vacuum brazing aluminum plate-fin heat exchanger for continuous catalytic conversion of parahydrogen

Also Published As

Publication number Publication date
KR101619060B1 (en) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5061450B2 (en) Fuel cell
JP5109252B2 (en) Fuel cell
JP5109253B2 (en) Fuel cell
WO2013046582A1 (en) High-temperature operation fuel cell module and high-temperature operation fuel cell system
KR101613859B1 (en) Integrated Reformer for Fuel Cell System
KR101619060B1 (en) Plate Type Reformer for Fuel Cell System
KR20170037834A (en) Fuel cell module including heat exchanger and method of operating such module
KR100731329B1 (en) Separate plate having fuel reforming chamber for mcfc and manufacturing method thereof
KR20160101548A (en) Heat-Exchanging Apparatus for fuel cell having steam reformer and heat recovering device
KR20130135430A (en) Hot box apparatus of fuel cell's stack with ability for heat exchange
CN1937294A (en) Fuel cell system with water separator
JP3611065B2 (en) Integrated fuel cell power generator
JP2007005134A (en) Steam generator and fuel cell
KR100748536B1 (en) Fuel cell system
CN109478662B (en) Fuel cell system
KR101817432B1 (en) Fuel cell system
JPH1167258A (en) Fuel cell
KR101643536B1 (en) Integrated Reformer for Fuel Cell System
KR102093267B1 (en) Stack Module for Solid Oxide Fuel Cell
JPH1121104A (en) Fuel treating device
CN217536181U (en) SOEC hydrogen production and heat supply integrated device
JP2003109628A (en) Fuel cell system
KR101562181B1 (en) Heat Exchanger With A Built In Preheater
US20150357664A1 (en) Plate type fuel reformer of fuel cell
JP2008226603A (en) Heat recovery system in fuel cell device

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: 20190430

Year of fee payment: 4