KR20160139492A - - Fuel Cell Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device - Google Patents

- Fuel Cell Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device Download PDF

Info

Publication number
KR20160139492A
KR20160139492A KR1020150074300A KR20150074300A KR20160139492A KR 20160139492 A KR20160139492 A KR 20160139492A KR 1020150074300 A KR1020150074300 A KR 1020150074300A KR 20150074300 A KR20150074300 A KR 20150074300A KR 20160139492 A KR20160139492 A KR 20160139492A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
fuel cell
heat exchanger
flow path
anode
Prior art date
Application number
KR1020150074300A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101735647B1 (en
Inventor
안국영
이영덕
강상규
송한호
임탁형
Original Assignee
한국기계연구원
서울대학교산학협력단
한국에너지기술연구원
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 한국기계연구원, 서울대학교산학협력단, 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020150074300A priority Critical patent/KR101735647B1/en
Publication of KR20160139492A publication Critical patent/KR20160139492A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101735647B1 publication Critical patent/KR101735647B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/407—Combination of fuel cells with mechanical energy generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y02E60/563—

Abstract

The present invention discloses a fuel cell-engine hybrid power generation system having a cooling device for distributed power generation. According to one aspect of the present invention, the fuel cell-engine hybrid power generation system includes: a fuel cell for generating electricity by an electrochemical reaction between an input oxidizing agent and a fuel, and discharging an anode off gas; a cooler for outputting one discharge gas as a result of performing at least one of cooling the anode off gas and removing at least partial moisture from the anode off gas; a heat exchanger having a first flow path introduced with the anode off gas and a second flow path introduced with the one discharge gas, for mutually exchanging heat between fluids inside the first flow path and the second flow path; a first valve for receiving the one discharge gas outputted from the cooler to transmit the one discharge gas to at least one of the second flow path of the heat exchanger and a bypass of the heat exchanger; and an engine for receiving a combustion gas including at least one of the one discharge gas heat-exchanged by passing through the second flow path of the heat exchanger, and the one discharge gas transmitted through the bypass of the heat exchanger, to combust the combustion gas for generating additional electricity.

Description

냉각 장치를 갖는 분산발전용 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템{Fuel Cell ＆ Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fuel cell-engine hybrid power generation system having a cooling device,

본 발명은 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 연료전지 및 엔진을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 분산발전용 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell-engine hybrid power generation system, and more particularly, to a fuel cell-engine hybrid power generation system for distributed generation capable of generating electric power using a fuel cell and an engine.

일반적으로, 연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 전기화학적 장치이다.Generally, a fuel cell is an electrochemical device that converts the chemical energy of hydrogen and oxygen directly into electric energy.

연료전지는 종래의 화력 발전에 비해 효율이 높아 발전용 연료의 절감이 가능하고, 열병합 발전도 가능하며, 천연가스, 도시가스, 메탄올, 폐기물 가스 등 다양한 연료를 사용할 수 있어, 화력 발전을 대체할 수 있는 에너지 변환 장치로 평가받고 있다.Fuel cells are more efficient than conventional thermal power generation, and can save fuel for power generation, can generate cogeneration, and can use various fuels such as natural gas, city gas, methanol, and waste gas. Energy conversion devices.

또한, NOx와 CO2 배출량이 석탄 화력 발전에 비해 현저히 낮고, 소음도 적은 무공해 운전이 가능하여 도심 지역이나 건물 내에 설치도 가능하다.In addition, NOx and CO2 emissions are considerably lower than coal-fired power plants, and pollution-free operation with low noise is possible, which makes it possible to install in urban areas or buildings.

연료전지로는 알칼리형 연료전지, 인산형 연료전지, 고분자 전해질형 연료전지, 고체산화물형 연료전지(SOFC; Solid Oxide Fuel Cell), 용융탄산염형 연료전지(MCFC; Molten Carbonate Fuel Cell)나, 직접탄소 연료전지(Direct Carbon Fuel Cell) 등이 있다.Examples of the fuel cell include an alkaline fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, a polymer electrolyte fuel cell, a solid oxide fuel cell (SOFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC) Carbon fuel cell (Direct Carbon Fuel Cell).

그중, 고온에서 동작하는 고체산화물형 연료전지(SOFC)와 용융탄산염형 연료전지(MCFC)는 수십 kW 내지 MW급 대용량 전기를 생산하는 분산발전용으로 사용될 수 있고, 고온의 애노드 오프가스나 고온의 캐소드 오프가스를 활용하여 추가전기를 생산하기에 유리하다. 따라서, 최근에는 고온의 연료전지로부터 배출된 애노드 오프가스와 발전용 엔진을 결합한 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템이 제안되고 있다.Among them, a solid oxide fuel cell (SOFC) and a molten carbonate carbonate fuel cell (MCFC) that operate at a high temperature can be used for dispersed power generation that produces a large capacity electricity of several tens kW to MW, and a high temperature anode- It is advantageous to utilize the cathode off-gas to produce additional electricity. Therefore, in recent years, a fuel cell-engine hybrid power generation system combining an anode off-gas discharged from a high temperature fuel cell and a power generation engine has been proposed.

그런데, 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템의 경우, 고온의 연료전지의 애노드 오프가스는 600도 내지 1000도 정도로 매우 고온이기 때문에, 바로 엔진에 유입될 경우, 엔진 손상으로 이어질 수 있을 뿐만 아니라, 발전 효율도 떨어질 수 있는 문제점이 있다.However, in the case of the fuel cell-engine hybrid power generation system, since the anode off-gas of the high-temperature fuel cell is extremely high, that is, about 600 to 1000 degrees Celsius, There is a problem that it may fall.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템에서 고온의 연료전지의 애노드 오프가스를 엔진 연소에 적합한 상태로 조절함으로써, 엔진 고장을 방지하는 한편, 내구성을 향상시키고, 안정된 연소과정을 유도함으로써 전체 발전시스템의 효율을 높일 수 있는 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the technical background as described above, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell-engine hybrid power generation system capable of preventing an engine failure and improving durability by adjusting an anode off- And to provide a fuel cell-engine hybrid power generation system capable of increasing the efficiency of the entire power generation system by inducing a stable combustion process.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일면에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템은, 입력된 산화제 및 연료의 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하며, 애노드 오프가스(Anode Off Gas)를 배출하는 연료전지; 상기 애노드 오프가스의 냉각 및 상기 애노드 오프가스로부터 적어도 일부의 수분을 제거 중 적어도 하나를 수행한 결과, 일 배출가스를 출력하는 냉각기; 상기 애노드 오프가스가 유입되는 제1유로와 상기 일 배출가스가 유입되는 제2유로를 구비하며, 상기 제1유로와 상기 제2유로 내의 유체를 상호 열교환시키는 열교환기; 상기 냉각기로부터 출력되는 일 배출가스를 입력받아 상기 열교환기의 제2유로 및 상기 열교환기의 우회로 중 적어도 하나에 전달하는 제1 밸브; 및 상기 열교환기의 제2유로를 통과하여 열교환된 일 배출가스 및 상기 열교환기의 우회로로 전달된 일 배출가스 중 적어도 하나를 포함하는 연소용 가스를 전달받고, 상기 연소용 가스를 연소시켜 추가 전기를 생산하는 엔진을 포함하는 것을 특징으로 한다.A fuel cell-engine hybrid power generation system according to an aspect of the present invention includes: a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of input oxidizing agent and fuel, and discharges an anode off gas; A cooler for outputting a discharge gas as a result of performing at least one of cooling of the anode off-gas and removal of at least a part of moisture from the anode off-gas; A heat exchanger having a first flow path through which the anode offgas flows and a second flow path through which the one exhaust gas flows, the heat exchanging the fluids in the first flow path and the second flow path; A first valve for receiving a discharge gas from the cooler and transferring the discharged gas to at least one of a second flow path of the heat exchanger and a bypass of the heat exchanger; And a discharge gas which is heat-exchanged through a second flow path of the heat exchanger, and a discharge gas delivered to a bypass line of the heat exchanger, and the combustion gas is burned, And an engine for producing the engine.

본 발명의 다른 면에 따른 입력된 산화제 및 연료의 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하며, 애노드 오프가스(Anode Off Gas)를 배출하는 연료전지 및 상기 애노드 오프가스를 연소시켜 추가 전기를 생산하는 엔진 사이에서 상기 연료전지로부터의 애노드 오프가스를 조절하여 상기 엔진에 공급하는 애노드 오프가스 조절 장치는, 상기 애노드 오프가스의 냉각 및 상기 애노드 오프가스로부터 적어도 일부의 수분을 제거 중 적어도 하나를 수행한 결과, 일 배출가스를 출력하는 냉각기; 상기 애노드 오프가스가 유입되는 제1유로와 상기 일 배출가스가 유입되는 제2유로를 구비하며, 상기 제1유로와 상기 제2유로 내의 유체를 상호 열교환시키는 열교환기; 및 상기 냉각기로부터 출력되는 일 배출가스를 입력받아 상기 열교환기의 제2유로 및 상기 열교환기의 우회로 중 적어도 하나에 전달하는 제1 밸브를 포함하고, 상기 열교환기의 제2유로를 통해 열교환된 일 배출가스 및 상기 열교환기의 우회로로 전달된 일 배출가스 중 적어도 하나가 연소용 가스로서, 상기 엔진에 전달되는 것을 특징으로 한다.A fuel cell for generating electricity by electrochemical reaction of the input oxidizing agent and the fuel according to another aspect of the present invention and discharging an anode off gas and an engine for generating additional electricity by burning the anode off gas Off gas from the fuel cell to supply the fuel to the engine, the anode off-gas adjusting device comprising at least one of cooling the anode-off gas and removing at least part of water from the anode-off gas A cooler for outputting a working gas; A heat exchanger having a first flow path through which the anode offgas flows and a second flow path through which the one exhaust gas flows, the heat exchanging the fluids in the first flow path and the second flow path; And a first valve for receiving a discharge gas from the cooler and transferring the discharged gas to at least one of a second flow path of the heat exchanger and a bypass path of the heat exchanger, wherein the first valve is heat exchanged through the second flow path of the heat exchanger At least one of the exhaust gas and the one exhaust gas delivered to the bypass of the heat exchanger is transmitted to the engine as a combustion gas.

본 발명에 따르면, 고온의 연료전지의 애노드 오프가스를 엔진 연소에 적합한 상태로 조절함으로써, 엔진 고장을 방지하는 한편, 내구성을 향상시키고, 전체 발전시스템의 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, the anode off gas of a high-temperature fuel cell is adjusted to a state suitable for engine combustion, thereby preventing engine failure, improving durability, and improving efficiency of the entire power generation system.

도 1a은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도.
도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템에서 애노드 오프가스 조절 장치의 구조를 상세히 도시한 상세 구성도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 애노드 오프가스 조절 방법을 도시한 흐름도.
도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전 시스템을 도시한 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a schematic view showing the overall configuration of a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a first embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 1B is a detailed configuration diagram of a structure of an anode off-gas control apparatus in a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a flow chart illustrating a method of adjusting an anode off-gas in accordance with a first embodiment of the present invention. FIG.
3 is a configuration diagram showing a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, advantages and features of the present invention and methods for accomplishing the same will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms " comprises, " and / or "comprising" refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or additions.

이하, 도 1a 내지 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템에 대하여 설명한다. 도 1a은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템의 애노드 오프가스 조절 장치를 세부적으로 도시한 세부 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 애노드 오프가스 조절 방법을 도시한 흐름도이다.Hereinafter, a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. FIG. 1A is a schematic view showing the overall configuration of a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic view of a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating an anode off-gas adjusting method according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템(10)은 연료전지(110), 열교환기(120), 냉각기(130), 엔진(140), 제1 밸브(151), 제1 및 제2 온도 감지부(171, 172), 혼합용 배관(180) 및 제어부(미도시)를 포함한다.1A and 1B, a fuel cell-engine hybrid power generation system 10 according to the first embodiment of the present invention includes a fuel cell 110, a heat exchanger 120, a cooler 130, an engine 140 A first valve 151, first and second temperature sensing units 171 and 172, a mixing pipe 180, and a controller (not shown).

연료전지(110)는 산화제(공기 또는 산소)와 연료(수소, 합성가스, 직접탄소 등)의 전기화학적 반응에 의하여 전력을 생산하며, 비반응 연료 및 애노드 오프가스(Anode Off Gas)를 포함하는 배출가스를 배출한다.The fuel cell 110 generates electric power by an electrochemical reaction between an oxidizing agent (air or oxygen) and a fuel (hydrogen, synthetic gas, direct carbon, etc.), and includes an unreacted fuel and an anode off gas The exhaust gas is discharged.

상세하게는, 연료전지(110)가 MCFC 연료전지일 경우, 연료전지(110)는 고온의 공기 또는 산소와 이산화탄소를 입력받는 캐소드(Cathode)와 수소를 주성분으로 하는 연료가스를 입력받는 애노드(Anode)를 포함한다. 캐소드는 고온의 공기 또는 산소를 입력받아 산소 이온 또는 산소와 이탄화탄소의 반응에 의해 탄산 이온을 생산한다. 애노드는 캐소드로부터의 산소 이온 또는 탄산 이온과 개질기로부터의 수소의 반응에 의해 전기를 생산하고 물과 이산화탄소가 포함된 오프가스를 배출한다. 여기서, 캐소드 배출가스는 연료전지(110)에 유입되는 공기 또는 산소의 열교환에 이용될 수 있고, HRSG(Heat Recovery Steam Generator)에 의해 열회수될 수 있다.In detail, when the fuel cell 110 is an MCFC fuel cell, the fuel cell 110 includes a cathode that receives high temperature air or oxygen and carbon dioxide, and an anode that receives a fuel gas containing hydrogen as a main component. ). The cathode receives high temperature air or oxygen and produces carbonate ions by reaction of oxygen ions or oxygen with carbon dioxide. The anode produces electricity by the reaction of oxygen ions or carbonate ions from the cathode with hydrogen from the reformer, and discharges off-gas containing water and carbon dioxide. Here, the cathode exhaust gas may be used for heat exchange of air or oxygen introduced into the fuel cell 110, and may be heat-recovered by an HRSG (Heat Recovery Steam Generator).

여기서, 연료전지(110)는 애노드 오프가스를 배출하는 다양한 연료전지일 수 있다. 예를 들어, 연료전지(110)는 고체산화물형 연료전지(SOFC; Solid Oxide Fuel Cell), 용융탄산염형 연료전지(MCFC; Molten Carbonate Fuel Cell), PEMFC(Proton exchange membrane fuel cell), PAFC(Phosphoric-acid fuel cell), AFC(Alkaline fuel cell) 또는 직접탄소 연료전지(DCFC; Direct Carbon Fuel Cell) 등일 수 있다. 이때, 연료전지(110)로 용융탄산염형 연료전지(MCFC)가 사용될 경우에는 엔진(140)의 배출가스를 연료전지(110)로 재유입시켜 캐소드에 필요한 이산화탄소를 공급하는 것도 가능하다.Here, the fuel cell 110 may be a variety of fuel cells that discharge the anode off gas. For example, the fuel cell 110 may be a solid oxide fuel cell (SOFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), a phosphoric acid -acid fuel cell, an AFC (Alkaline fuel cell), or a direct carbon fuel cell (DCFC). At this time, when a molten carbonate fuel cell (MCFC) is used as the fuel cell 110, the exhaust gas of the engine 140 may be re-introduced into the fuel cell 110 to supply the necessary carbon dioxide to the cathode.

도 1a와 같이, 연료전지(110)의 전단에는 고온의 공기 또는 산소와 물을 공급하는 수단, 수소를 포함하는 연료(LPG, LNG, 메탄, 석탄가스, 메탄올 등)로부터 다량의 수소를 포함하는 가스를 생산하는 개질기 등이 포함될 수 있다. 연료전지(110)의 전단 구성은 연료전지(110)의 종류에 따라 다양하게 적용될 수 있고, 적용된 연료전지(110)의 종류로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.As shown in FIG. 1A, the upstream end of the fuel cell 110 is provided with a means for supplying high-temperature air, oxygen and water, a means for supplying hydrogen from fuel (LPG, LNG, methane, coal gas, methanol, A reformer for producing a gas, and the like. The front end configuration of the fuel cell 110 can be variously applied depending on the type of the fuel cell 110 and can be obviously derived from the kind of the applied fuel cell 110 by those skilled in the art. do.

냉각기(130)는 열교환기(120)를 통과한 애노드 오프가스의 적어도 일부를 입력받아 입력된 애노드 오프가스를 냉각하여 그 온도를 낮추거나, 입력된 애노드 오프가스로부터 수분(스팀)을 제거하고, 그 결과 일 배출가스를 출력한다. 예컨대, 냉각기(130)는 수냉식 열교환기, 공랭식 열교환기, 원심식 기수분리장치를 포함하는 냉각기, 반전식 기수분리장치를 포함하는 냉각기 등 다양한 종류일 수 있다. The cooler 130 may cool at least a portion of the anode off gas that has passed through the heat exchanger 120 and cool the anode off gas to lower the temperature or remove moisture from the anode off gas, As a result , one discharge gas is output. For example, the cooler 130 may be of various types such as a water-cooled heat exchanger, an air-cooled heat exchanger, a cooler including a centrifugal water separator, a cooler including an inverted water separator .

그런데, 냉각기(130)에 의해 애노드 오프가스가 냉각되거나, 수분이 제거되면, 그 온도가 낮아지므로, 일 배출가스의 온도는 애노드 오프가스에 비해 훨씬 낮아진다. 따라서, 통상, 냉각기(130)로부터의 일 배출가스의 온도는 엔진(140)의 발전 효율을 기설정된 값 이상으로 유지하고, 안정된 연소를 유도할 수 있는 임계치 미만이며, 냉각기(130)의 후단에서 일 배출가스의 온도를 증가시킬 필요가 있다. However, when the anode off-gas is cooled or the water is removed by the cooler 130 , the temperature of the one off-gas becomes much lower than that of the anode off-gas since the temperature is lowered. The temperature of one exhaust gas from the cooler 130 is lower than a threshold value capable of maintaining the power generation efficiency of the engine 140 at a predetermined value or more and inducing stable combustion, It is necessary to increase the temperature of the working gas.

여기서, 임계치는 열교환기(120)에서 열교환되기 전의 일 배출가스의 적정온도를 의미한다. 예를 들어, 임계치는 냉각기(130)로부터 출력된 일 배출가스의 전체가 열교환기(120)를 통과한 후에 엔진의 발전 효율을 높이고, 안정적인 연소가 가능한 온도범위 내에 있을 수 있도록 설정될 수 있다.Here, the threshold value means an appropriate temperature of the one exhaust gas before the heat exchange in the heat exchanger 120. For example, the threshold may be set such that the entire of the one exhaust gas output from the cooler 130 increases the power generation efficiency of the engine after passing through the heat exchanger 120, and is within a temperature range in which stable combustion is possible.

열교환기(120)는 두 개의 유체 간의 열 교환을 위한 장치로서, 입력된 애노드 오프가스가 이동하는 제1유로 및 제1 밸브(151)로부터 전달받은 일 배출가스가 이동하는 제2유로를 포함한다. 이때, 제1유로와 제2유로는 상호 열 교환 가능하도록 연접하여 배치되는 것이 좋다.The heat exchanger 120 is an apparatus for exchanging heat between two fluids, and includes a first flow path through which the input anode off-gas moves and a second flow path through which a first discharge gas from the first valve 151 moves . At this time, it is preferable that the first flow path and the second flow path are arranged so as to be mutually heat exchangeable.

혼합용 배관(180)은 엔진(140)의 유입로에 구비되어, 2방향에서 유입되는 가스 및 연소용 공기를 혼합한다. 혼합용 배관(180)은 열교환기(120)에 의해 열교환된 일 배출가스와 열교환기(120)의 우회로로 전달된 일 배출가스를 입력받는 두 개의 입력 경로 및 엔진(140) 운행에 필요한 연소용 공기가 유입되는 공기유입구 및 엔진(140)으로의 한 개의 출력 경로를 포함할 수 있다. 이러한, 혼합용 배관(180)의 출력 경로는 두 개의 입력 경로 및 공기유입구를 통해 유입된 가스들이 잘 혼합될 수 있는 형상으로 구비되는 것이 좋다.The mixing pipe 180 is provided in the inflow path of the engine 140 to mix gas and combustion air flowing in two directions. The mixing pipe 180 includes two input paths for receiving one exhaust gas heat-exchanged by the heat exchanger 120 and one exhaust gas passed to the bypass of the heat exchanger 120, An air inlet through which the air is introduced and an output path to the engine 140. It is preferable that the output path of the mixing pipe 180 is formed in such a shape that the gases introduced through the two input paths and the air inlet can be mixed well.

또는, 혼합용 배관(180)은 별도로 공기유입구를 포함하지 않고, 공기유입구는 혼합용 배관(180)과 열교환기(120)의 제2유로 사이, 열교환기(120)의 우회로 또는 혼합용 배관(180)과 온도 감지부(170) 사이 중 하나의 위치에 구비될 수도 있다. 다만, 이 경우에도, 엔진(140)의 연소 효율을 높이기 위해 연소용 가스는 혼합용 공기와 잘 혼합되어 엔진(140)으로 유입되는 것이 좋다.Alternatively, the mixing pipe 180 does not include an air inlet, and the air inlet may be provided between the mixing pipe 180 and the second flow path of the heat exchanger 120, the bypass pipe of the heat exchanger 120, 180) and the temperature sensing unit 170. The temperature sensing unit 170 may be a temperature sensor. In this case, it is preferable that the combustion gas is mixed well with the mixing air to be introduced into the engine 140 in order to increase the combustion efficiency of the engine 140.

엔진(140)은 혼합용 배관(180)의 출력 경로로부터 연소용 가스를 입력받아, 이를 연소시켜 추가 전기를 생산한다.The engine 140 receives the combustion gas from the output path of the mixing pipe 180 and burns it to produce additional electricity.

여기서, 엔진(140)은 예혼합 압축착화(HCCI; Homogeneous Charge Compression Ignition) 방식을 사용하는 HCCI 엔진, 스파크 점화 방식을 사용하는 가솔린 엔진 및 디젤 엔진 중 적어도 하나일 수 있다. 다만, 엔진(140)으로 HCCI 엔진이 사용되는 경우, 연소 최고온도를 낮출 수 있고, NOx 및 PM 배출을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Here, the engine 140 may be at least one of an HCCI engine using a homogeneous charge compression ignition (HCCI) method, a gasoline engine using a spark ignition method, and a diesel engine. However, when the HCCI engine is used as the engine 140, the maximum combustion temperature can be lowered and the effect of reducing NOx and PM emissions can be obtained.

한편, 엔진(140)의 후단에는 엔진(140)의 배출가스로부터 열을 회수하는 등의 구성 요소(예컨대, HRSG, 개질기, 열교환기 등)가 더 구비될 수 있다. 엔진(140)의 주변 구성은 엔진(140)의 종류로부터 당업자라면 자명하게 도출 가능하므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The engine 140 may further include a component such as an HRSG, a reformer, a heat exchanger, or the like for recovering heat from the exhaust gas of the engine 140. [ Since the peripheral configuration of the engine 140 can be clearly derived from the kind of the engine 140 by those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

제1 온도 감지부(171)는 냉각기(130)와 제1 밸브(151) 사이에 구비되어, 일 배출가스의 온도(제1 감지온도)를 감지하고, 제1 감지온도를 출력한다. 예컨대, 제1 온도 감지부(171)는 배관 내부로 장입된 형태로 설치되는 센서일 수 있고, 배관 등에 부착되는 형태의 이동형 온도센서일 수 있다.The first temperature sensing unit 171 is provided between the cooler 130 and the first valve 151 to sense the temperature of the exhaust gas (first sensing temperature) and output the first sensing temperature. For example, the first temperature sensing unit 171 may be a sensor installed in a pipe and may be a portable temperature sensor attached to a pipe or the like.

제2 온도 감지부(172)는 엔진(140) 유입로로 전달되는 연소용 가스의 온도(제2 감지온도)를 감지하고, 제2 감지온도를 출력한다. 예컨대, 제2 온도 감지부(172)는 배관 내부로 장입된 형태로 설치되는 센서일 수 있고, 배관 등에 부착되는 형태의 이동형 온도센서일 수 있다.The second temperature sensing unit 172 senses the temperature of the combustion gas delivered to the engine 140 inflow path (second sensing temperature) and outputs the second sensing temperature. For example, the second temperature sensing unit 172 may be a sensor installed in the pipe, or may be a mobile temperature sensor attached to a pipe or the like.

제1 밸브(151)는 일 배출가스 및 연소용 가스 중 적어도 하나의 온도(제1 및 제2 감지온도 중 적어도 하나)에 따라 제어부(미도시)에 의해 조절되어, 입력된 일 배출가스를 열교환기(120)의 제2유로와 열교환기(120)의 우회로 중 적어도 하나에 전달한다.The first valve 151 is controlled by a control unit (not shown) according to the temperature of at least one of the one exhaust gas and the combustion gas (at least one of the first and second detection temperatures) To the second flow path of the heat exchanger (120) and to the bypass of the heat exchanger (120).

전술한, 제1 밸브(151)는 입출력되는 일 배출가스의 온도를 견딜 수 있는 소재로 구성된 유량을 분기할 수 있는 구조를 가진 밸브이다. 예컨대, 제1 밸브(151)는 삼방밸브(Three Way Valve) 구조 또는 2개의 밸브를 연계하는 구조의 밸브일 수 있다.The first valve 151 described above is a valve having a structure capable of branching a flow rate composed of a material capable of withstanding the temperature of one exhaust gas to be input and output. For example, the first valve 151 may be a three-way valve structure or a valve structure connecting two valves.

제어부(미도시)는 기설정된 주기에 제1 및 제2 감지온도 중 적어도 하나의 온도를 확인하고, 연소용 가스의 온도가 기설정된 임계치 이상이 되도록 제1 밸브(151)를 조절한다.The control unit (not shown) confirms at least one of the first and second sensing temperatures in a predetermined cycle, and adjusts the first valve 151 so that the temperature of the combustion gas is equal to or greater than a predetermined threshold value.

상세하게는, 일 배출가스의 온도가 기설정된 임계치 미만이면, 제어부(미도시)는 일 배출가스의 온도에 대응하여 열교환기(120)의 제2유로에 전달되는 일 배출가스의 양을 늘리고, 일 배출가스의 온도가 임계치 이상이면, 일 배출가스의 적어도 일부를 열교환기(120)의 우회로로 전달함에 따라 연소용 가스의 온도를 조절할 수 있다. 제어부(미도시)에 의한 제1 밸브(151)의 더 세부적인 조절에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.Specifically, when the temperature of the working gas is less than a predetermined threshold, the control unit (not shown) increases the amount of working gas delivered to the second flow path of the heat exchanger 120 corresponding to the temperature of the working gas, If the temperature of the working gas is above the threshold, the temperature of the combustion gas can be adjusted by transferring at least a portion of the working gas to the bypass of the heat exchanger 120. More detailed control of the first valve 151 by the control unit (not shown) will be described later with reference to Fig.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템의 애노드 오프가스 조절 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of adjusting the anode off-gas in the fuel cell-engine hybrid power generation system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

제어부(미도시)는 연료전지(110)에 의한 발전을 수행한 일정시간 후 냉각기(130)로부터 출력되는 일 배출가스의 온도를 확인한다(S210). The control unit (not shown) confirms the temperature of the exhaust gas discharged from the cooler 130 after a predetermined period of time by the fuel cell 110 (S210).

냉각기(130)로부터의 일 배출가스의 온도가 기설정된 임계치 미만인지를 확인한다(S220).It is confirmed that the temperature of one exhaust gas from the cooler 130 is less than a predetermined threshold value (S220).

냉각기(130)로부터의 일 배출가스의 온도가 임계치 미만이면, 일 배출가스의 온도를 추가로 조절할 필요가 없으므로, 제1 밸브(151)를 제어하여 일 배출가스의 전체를 열교환기(120)로 전달한다(S230).If the temperature of the one exhaust gas from the cooler 130 is below the threshold, it is not necessary to further regulate the temperature of the one exhaust gas, so that the first valve 151 is controlled so that the entire one exhaust gas flows to the heat exchanger 120 (S230).

반면, 냉각기(130)로부터의 일 배출가스의 온도가 임계치 이상이면, 제어부(미도시)는 제1 밸브(151)를 조절하여 열교환기(120)의 우회로로 전달되는 일 배출가스의 양을 증가시켜, 연소용 가스의 온도를 조절한다(S240). 이때, 제어부(미도시)는 연소용 가스의 온도를 확인하면서 제1 밸브(151)를 조절하여 연소용 가스의 온도를 엔진(140)에 손상을 주지 않고 발전 효율을 높이고, 안정한 연소가 일어날 수 있는 온도 수준으로 조절할 수 있다.On the other hand, if the temperature of one exhaust gas from the cooler 130 is above the threshold, the control unit (not shown) adjusts the first valve 151 to increase the amount of one exhaust gas delivered to the bypass of the heat exchanger 120 , And the temperature of the combustion gas is adjusted (S240). At this time, the controller (not shown) adjusts the first valve 151 while checking the temperature of the combustion gas to increase the power generation efficiency without damaging the temperature of the combustion gas to the engine 140, The temperature can be adjusted to the level.

이와 같이, 본 발명의 제1실시예는 애노드 오프가스의 온도를 엔진의 효율을 높이고 안정된 연소가 일어날 수 있는 범위로 조절함으로써, 엔진 고장을 방지하는 한편, 내구성을 향상시키고, 전체 발전시스템의 효율을 높일 수 있다.Thus, in the first embodiment of the present invention, the temperature of the anode off-gas is controlled to be within the range where the efficiency of the engine can be raised and the stable combustion can occur, thereby improving the durability of the engine, .

뿐만 아니라, 본 발명의 제1실시예는 애노드 오프가스를 이용한 발전에 HCCI 엔진을 사용할 수 있으며, 그에 따라 NOx 및 PM 배출을 줄일 수 있다.
In addition, the first embodiment of the present invention can use an HCCI engine for power generation using the anode off-gas, thereby reducing NOx and PM emissions.

이하, 도 3를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전 시스템에 대하여 설명한다. 도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전 시스템을 도시한 구성도이다.Hereinafter, a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 is a configuration diagram showing a fuel cell-engine hybrid power generation system according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전 시스템(11)은 연료전지(110), 열교환기(120), 냉각기(130), 엔진(140), 제1 밸브(151), 온도 감지부(170), 혼합용 배관(180) 및 제어부(미도시)를 포함한다. 이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전 시스템(11)에 대하여 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지-엔진 하이브리드 발전 시스템(10)과 차별되는 구성요소를 중심으로 설명한다.3, the fuel cell-engine hybrid power generation system 11 according to the second embodiment of the present invention includes a fuel cell 110, a heat exchanger 120, a cooler 130, an engine 140, A first valve 151, a temperature sensing unit 170, a mixing pipe 180, and a control unit (not shown). Hereinafter, the fuel cell-engine hybrid power generation system 11 according to the second embodiment of the present invention will be described with respect to the components differentiated from the fuel cell-engine hybrid power generation system 10 according to the first embodiment of the present invention Explain.

온도 감지부(170)는 엔진(140) 유입로로 전달되는 연소용 가스의 온도를 감지하고, 감지된 연소용 가스의 온도를 출력한다. 예컨대, 온도 감지부(170)는 배관 내부로 장입된 형태로 설치되는 센서일 수 있고, 배관 등에 부착되는 형태의 이동형 온도센서일 수 있다.The temperature sensing unit 170 senses the temperature of the combustion gas delivered to the engine 140 inflow path and outputs the sensed temperature of the combustion gas. For example, the temperature sensing unit 170 may be a sensor installed in a pipe and may be a portable temperature sensor attached to a pipe or the like.

제1 밸브(151)는 연소용 가스의 온도에 따라 제어부(미도시)에 의해 조절되어, 입력된 일 배출가스를 열교환기(120)의 제2유로와 열교환기(120)의 우회로 중 적어도 하나에 전달한다.The first valve 151 is controlled by a control unit (not shown) in accordance with the temperature of the combustion gas, and is supplied with at least one of the second flow path of the heat exchanger 120 and the bypass of the heat exchanger 120 .

제어부(미도시)는 기설정된 주기에 연소용 가스의 온도를 확인하고, 연소용 가스의 온도가 기설정된 허용범위 내에 있도록 제1 밸브(151)를 조절한다. 상세하게는, 제어부(미도시)는 연소용 가스의 온도가 기설정된 연소임계치 미만이면, 열교환기(120)의 제2유로에 전달되는 일 배출가스의 양을 늘리고, 연소용 가스의 온도가 연소임계치 이상이면, 열교환기(120)의 우회로로 전달되는 일 배출가스의 양을 늘린다. 그에 따라, 제어부(미도시)는 연소용 가스의 온도가 기설정된 허용범위 내에 있도록 제1 밸브(151)의 전달비를 조절한다.The control unit (not shown) confirms the temperature of the combustion gas in a predetermined period and adjusts the first valve 151 so that the temperature of the combustion gas is within the predetermined allowable range. More specifically, when the temperature of the combustion gas is less than a predetermined combustion threshold, the control unit (not shown) increases the amount of one exhaust gas delivered to the second flow path of the heat exchanger 120, If it exceeds the threshold value, the amount of one exhaust gas delivered to the bypass line of the heat exchanger 120 is increased. Accordingly, the control unit (not shown) adjusts the transfer ratio of the first valve 151 so that the temperature of the combustion gas is within the predetermined allowable range.

예를 들어, 제어부(미도시)는 기본적으로는 일 배출가스의 전체가 열교환기(120)로 전달되는 형태로 제1 밸브(151)를 조절하고, 연소용 가스의 온도를 감소시킬 필요가 있을 경우에 일 배출가스의 적어도 일부가 열교환기(120)의 우회로로 전달되도록 제1 밸브(151)를 조절함에 따라 연소용 가스의 온도를 기설정된 허용범위 내로 조절할 수 있다.For example, the control unit (not shown) basically needs to adjust the first valve 151 in such a manner that the entire exhaust gas is transferred to the heat exchanger 120, and to reduce the temperature of the combustion gas The temperature of the combustion gas can be adjusted within a predetermined allowable range by adjusting the first valve 151 so that at least a part of the working gas is transferred to the bypass of the heat exchanger 120. [

이와 같이, 본 발명의 실시예는 연소용 가스의 온도를 일정범위로 조절함으로써, 엔진 고장을 방지하는 한편, 내구성을 향상시키고, 안정적인 연소가 일어나도록 하여, 전체 발전시스템의 효율을 높일 수 있다.
As described above, in the embodiment of the present invention, the temperature of the combustion gas is controlled to a certain range, thereby preventing the engine failure, improving the durability and stabilizing the combustion, thereby improving the efficiency of the entire power generation system.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, Of course, this is possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the description of the following claims.

Claims (7)

입력된 산화제 및 연료의 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하며, 애노드 오프가스(Anode Off Gas)를 배출하는 연료전지;
상기 애노드 오프가스의 냉각 및 상기 애노드 오프가스로부터 적어도 일부의 수분을 제거 중 적어도 하나를 수행한 결과, 일 배출가스를 출력하는 냉각기;
상기 애노드 오프가스가 유입되는 제1유로와 상기 일 배출가스가 유입되는 제2유로를 구비하며, 상기 제1유로와 상기 제2유로 내의 유체를 상호 열교환시키는 열교환기;
상기 냉각기로부터 출력되는 일 배출가스를 입력받아 상기 열교환기의 제2유로 및 상기 열교환기의 우회로 중 적어도 하나에 전달하는 제1 밸브; 및
상기 열교환기의 제2유로를 통과하여 열교환된 일 배출가스 및 상기 열교환기의 우회로로 전달된 일 배출가스 중 적어도 하나를 포함하는 연소용 가스를 전달받고, 상기 연소용 가스를 연소시켜 추가 전기를 생산하는 엔진
을 포함하는 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템.A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of the input oxidizing agent and the fuel and discharges an anode off gas;
A cooler for outputting a discharge gas as a result of performing at least one of cooling of the anode off-gas and removal of at least a part of moisture from the anode off-gas ;
A heat exchanger having a first flow path through which the anode offgas flows and a second flow path through which the one exhaust gas flows, the heat exchanging the fluids in the first flow path and the second flow path;
A first valve for receiving a discharge gas from the cooler and transferring the discharged gas to at least one of a second flow path of the heat exchanger and a bypass of the heat exchanger; And
A combustion gas containing at least one of a discharge gas which has passed through a second flow path of the heat exchanger and is heat-exchanged and a discharge gas which is transferred to a bypass path of the heat exchanger is received, Producing engine
And a fuel cell-engine hybrid power generation system. 제1항에 있어서, 상기 제1 밸브는,
상기 냉각기로부터 출력되는 일 배출가스 및 상기 연소용 가스 중 적어도 하나의 온도에 따라 조작되어, 상기 제2유로에 입력되는 일 배출가스의 양과 상기 열교환기의 우회로로 전달되는 일 배출가스의 양을 조절하는 것인 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템.2. The apparatus of claim 1, wherein the first valve comprises:
The amount of one exhaust gas to be input to the second flow path and the amount of one exhaust gas to be transferred to the bypass path of the heat exchanger are controlled according to the temperature of at least one of the one exhaust gas and the combustion gas output from the cooler Fuel cell-engine hybrid power generation system. 제2항에 있어서,
상기 연소용 가스 및 상기 냉각기로부터 출력되는 일 배출가스 중 적어도 하나의 온도를 확인하는 온도 감지부; 및
상기 연소용 가스의 온도가 기설정된 연소임계치 이상 기설정된 상한치 미만에 있도록 상기 제1 밸브를 조절하는 제어부
를 더 포함하는 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템.3. The method of claim 2,
A temperature sensing unit for checking the temperature of at least one of the combustion gas and the exhaust gas output from the cooler; And
And a control unit for controlling the first valve so that the temperature of the combustion gas is equal to or higher than a predetermined upper limit,
Further comprising a fuel cell-engine hybrid power generation system. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 연소용 가스의 온도가 상기 연소임계치 미만이면, 상기 냉각기로부터 출력되어 상기 열교환기의 제2유로로 전달되는 일 배출가스의 양이 증가되고, 상기 연소용 가스의 온도가 상기 상한치 이상이면, 상기 열교환기의 우회로로 전달되는 일 배출가스의 양이 증가되도록 상기 제1 밸브를 조절하는 것인 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템.The apparatus of claim 3,
Wherein when the temperature of the combustion gas is lower than the combustion threshold value, the amount of one exhaust gas output from the cooler and transferred to the second flow path of the heat exchanger is increased, and if the temperature of the combustion gas is higher than the upper limit value, Wherein the first valve is adjusted to increase the amount of the working gas delivered to the bypass of the heat exchanger. 제1항에 있어서, 상기 엔진은,
HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition) 엔진을 포함하는 것인 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템.2. The engine according to claim 1,
Fuel mixture, and a homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine. 제1항에 있어서, 상기 연료전지는,
고체산화물형 연료전지(SOFC; Solid Oxide Fuel Cell), 용융탄산염형 연료전지(MCFC; Molten Carbonate Fuel Cell), PEMFC(Proton exchange membrane fuel cell), PAFC(Phosphoric-acid fuel cell), AFC(Alkaline fuel cell) 및 직접탄소 연료전지(DCFC; Direct Carbon Fuel Cell)를 포함하는 고온의 연료전지인 연료전지-엔진 하이브리드 발전시스템.The fuel cell system according to claim 1,
Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Phosphoric-acid fuel cell (PAFC), Alkaline fuel fuel cell, and a direct carbon fuel cell (DCFC). 입력된 산화제 및 연료의 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하며, 애노드 오프가스(Anode Off Gas)를 배출하는 연료전지 및 상기 애노드 오프가스를 연소시켜 추가 전기를 생산하는 엔진 사이에서 상기 연료전지로부터의 애노드 오프가스를 조절하여 상기 엔진에 공급하는 애노드 오프가스 조절 장치로서,
상기 애노드 오프가스의 냉각 및 상기 애노드 오프가스로부터 적어도 일부의 수분을 제거 중 적어도 하나를 수행한 결과, 일 배출가스를 출력하는 냉각기;
상기 애노드 오프가스가 유입되는 제1유로와 상기 일 배출가스가 유입되는 제2유로를 구비하며, 상기 제1유로와 상기 제2유로 내의 유체를 상호 열교환시키는 열교환기; 및
상기 냉각기로부터 출력되는 일 배출가스를 입력받아 상기 열교환기의 제2유로 및 상기 열교환기의 우회로 중 적어도 하나에 전달하는 제1 밸브를 포함하고,
상기 열교환기의 제2유로를 통해 열교환된 일 배출가스 및 상기 열교환기의 우회로로 전달된 일 배출가스 중 적어도 하나가 연소용 가스로서, 상기 엔진에 전달되는 것인 애노드 오프가스 조절 장치.
A fuel cell for producing electricity by an electrochemical reaction of the input oxidizing agent and fuel, a fuel cell for discharging an anode off gas, and an engine for generating additional electricity by burning the anode off gas, An anode off-gas regulator for regulating an anode off-gas to supply the anode off-
A cooler for outputting a discharge gas as a result of performing at least one of cooling of the anode off-gas and removal of at least a part of moisture from the anode off-gas ;
A heat exchanger having a first flow path through which the anode offgas flows and a second flow path through which the one exhaust gas flows, the heat exchanging the fluids in the first flow path and the second flow path; And
And a first valve for receiving a discharge gas from the cooler and transferring the discharged gas to at least one of a second flow path of the heat exchanger and a bypass path of the heat exchanger,
Wherein at least one of a discharge gas heat-exchanged through a second flow path of the heat exchanger and a discharge gas delivered to a bypass path of the heat exchanger is delivered to the engine as a combustion gas.
KR1020150074300A 2015-05-27 2015-05-27 - Fuel Cell Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device KR101735647B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150074300A KR101735647B1 (en) 2015-05-27 2015-05-27 - Fuel Cell Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150074300A KR101735647B1 (en) 2015-05-27 2015-05-27 - Fuel Cell Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160139492A true KR20160139492A (en) 2016-12-07
KR101735647B1 KR101735647B1 (en) 2017-05-24

Family

ID=57572952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150074300A KR101735647B1 (en) 2015-05-27 2015-05-27 - Fuel Cell Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101735647B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110030125A (en) * 2019-03-20 2019-07-19 宁波大学 A kind of integrated system based on automatic system of marine diesel-generator and reversible fuel cell
KR102012365B1 (en) 2018-06-29 2019-08-20 서울대학교산학협력단 Fuel cell-Engine hybrid power generation system having a couple of throttle valves for controlling temperature of inlet gas of engine
CN114586205A (en) * 2019-10-24 2022-06-03 美科电力有限公司 Hybrid power generation system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5598655B2 (en) * 2010-02-22 2014-10-01 マツダ株式会社 Fuel cell system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102012365B1 (en) 2018-06-29 2019-08-20 서울대학교산학협력단 Fuel cell-Engine hybrid power generation system having a couple of throttle valves for controlling temperature of inlet gas of engine
CN110030125A (en) * 2019-03-20 2019-07-19 宁波大学 A kind of integrated system based on automatic system of marine diesel-generator and reversible fuel cell
CN110030125B (en) * 2019-03-20 2023-12-22 宁波大学 Integrated system based on ship diesel generator and reversible fuel cell
CN114586205A (en) * 2019-10-24 2022-06-03 美科电力有限公司 Hybrid power generation system
CN114586205B (en) * 2019-10-24 2024-03-15 美科电力有限公司 Hybrid power generation system

Also Published As

Publication number Publication date
KR101735647B1 (en) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1523056B1 (en) Integrated fuel cell hybrid power plant with controlled oxidant flow for combustion of spent fuel
KR100651270B1 (en) Apparatus for molten carbonate fuel cell
US8092953B2 (en) Fuel cell system and method of operating the fuel cell system
KR101735647B1 (en) - Fuel Cell Engine Hybrid Power Generation System for Distributed Power Generation which has a Cooling device
US6833209B2 (en) Fuel-cell co-generation system, of electrical energy and hot water
KR101690637B1 (en) Hybrid Power Generation System using Fuel Cell and Engine which control the Amount of Air for the Engine operation
CN203242705U (en) Small hydrogen production and power generation equipment
KR20170002143A (en) Solid oxide fuel cell system heated by externel hear source
CN111649328A (en) Natural gas heating furnace system and method applied to molten carbonate fuel cell
JP2000331697A (en) Fuel cell generating device injecting vapor into anode exhaust gas line
KR101690634B1 (en) Configuration and Control Method of Hybrid Power Generation System using Fuel Cell and Engine for Distributed Power Generation
KR101690636B1 (en) Method for Preparing for Emergency Stop of Hybrid Power Generation System which uses Fuel Cell and Engine for Distributed Power Generation
JP3208970B2 (en) Fuel cell temperature control method and apparatus
JP3344439B2 (en) Combustion device and combustion method for turbine compressor
KR101690635B1 (en) Structure and Operation Method of Hybrid Power Generation System using Fuel Cell and Engine for Distributed Power Generation
CN114718771A (en) Waste heat treatment system of ammonia fuel hybrid power engine and ship
KR101690638B1 (en) Hybrid Power Generation System using Fuel Cell and Engine which is capable of Load Following
JP3928675B2 (en) Combined generator of fuel cell and gas turbine
CN205231181U (en) Fuel cell system's thermal management system
CN113314729B (en) Fuel cell system and start-up control method
CN219303720U (en) Solid oxide fuel cell system with cathode tail gas circulation
KR102012365B1 (en) Fuel cell-Engine hybrid power generation system having a couple of throttle valves for controlling temperature of inlet gas of engine
JPH0896822A (en) Fuel cell power generating system
KR20140081081A (en) Heating integration type fuel cell module
KR101653372B1 (en) Method of warming-up in fuel cell-engine hybrid system

Legal Events

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

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 4