KR20180025156A - Fuel cell module - Google Patents

Fuel cell module Download PDF

Info

Publication number
KR20180025156A
KR20180025156A KR1020170078375A KR20170078375A KR20180025156A KR 20180025156 A KR20180025156 A KR 20180025156A KR 1020170078375 A KR1020170078375 A KR 1020170078375A KR 20170078375 A KR20170078375 A KR 20170078375A KR 20180025156 A KR20180025156 A KR 20180025156A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
desulfurizer
gas
fuel
flow path
Prior art date
Application number
KR1020170078375A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101929801B1 (en
Inventor
다케시 마츠노
Original Assignee
도시바 넨료 덴치 시스템 가부시키가이샤
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 도시바 넨료 덴치 시스템 가부시키가이샤 filed Critical 도시바 넨료 덴치 시스템 가부시키가이샤
Publication of KR20180025156A publication Critical patent/KR20180025156A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101929801B1 publication Critical patent/KR101929801B1/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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0675—Removal of sulfur
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037—Electrical heating
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • 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
    • Y02E60/525—

Abstract

An object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of improving desulfurization efficiency in a hydro-desulfurizer. As means for solving the problem, the fuel cell module according to the present embodiment comprises: a hydro-desulfurizer desulfurizing the fuel gas by a hydrogen desulfurization catalyst; a reformer producing hydrogen-containing gas by using desulfurized fuel gas; a cell stack configured by stacking fuel cell cells and generating power by using hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; a flue gas flow path part discharging flue gas generated by combustion of the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas not consumed in the cell stack; and an air preheating flow path flow path part preheating the oxygen-containing gas by heat exchange with the flue gas flow path part, and disposed between the hydrogen desulfurizer and the cell stack.

Description

연료 전지 모듈{FUEL CELL MODULE}Fuel cell module {FUEL CELL MODULE}

본 발명의 실시형태는, 연료 전지 모듈에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a fuel cell module.

차세대 발전 시스템으로서, 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 사용해서 발전하는 연료 전지 모듈이 알려져 있다. 이 연료 전지 모듈에는, 그 수납 용기 내에 고체 산화물 연료 전지 셀이 수납되어 있다.As a next generation power generation system, there is known a fuel cell module that generates electricity using a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas. In this fuel cell module, a solid oxide fuel cell is housed in the container.

또한, 고체 산화물 연료 전지 셀에 공급되는 수소 함유 가스에는, 일반적으로 유통되고 있는 천연 가스나 석유 가스 등의 연료 가스가 사용되고 있다. 이 연료 가스에 포함되는 유황 성분이 개질 촉매나 고체 산화물 연료 전지 셀에 공급되면, 개질 촉매나 고체 산화물 연료 전지 셀을 열화시켜 버린다. 그 때문에, 탈류기(脫硫器)에서 탈류된 연료 가스를, 개질기나 고체 산화물형 연료 전지 셀에 공급하도록 하고 있다. 이 탈류기에는, 상온 탈류 촉매가 일반적으로 사용되고 있다.In addition, as the hydrogen-containing gas supplied to the solid oxide fuel cell, a fuel gas such as a natural gas or a petroleum gas which is generally circulated is used. When the sulfur component contained in the fuel gas is supplied to the reforming catalyst or the solid oxide fuel cell, the reforming catalyst or the solid oxide fuel cell is deteriorated. Therefore, the fuel gas desorbed from the desulfurizer is supplied to the reformer or the solid oxide fuel cell. In this desulfurizer, a room temperature desulfurization catalyst is generally used.

탈류기를 소형화하기 위해, 상온 탈류 촉매보다도 체적당 탈류 효율이 높은 수첨(水添) 탈류 촉매가 사용되어 오고 있다. 이 수첨 탈류 촉매를 이용하기 위해서는, 200~400℃의 열원이 필요해진다. 또한, 수첨 탈류 촉매에 물 등의 액체가 들어가면, 액체가 증발할 때에 수첨 탈류 촉매를 열화시켜 탈류 효율을 저하시켜 버릴 우려가 있다.In order to miniaturize the desulfurizer, a hydrogenated desulfurization catalyst having higher desulfurization efficiency per volume than the normal temperature desulfurization catalyst has been used. In order to use this hydrogen desulfurization catalyst, a heat source of 200 to 400 캜 is required. Further, when a liquid such as water enters the hydrogenation desulfurization catalyst, the hydrogenation desulfurization catalyst may be deteriorated when the liquid evaporates, thereby lowering the desulfurization efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수첨 탈류기에 있어서의 탈류 효율의 향상이 가능한 연료 전지 모듈을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a fuel cell module capable of improving desulfurization efficiency in a hydrogen desulfurizer.

본 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 수첨 탈류 촉매에 의해 연료 가스를 탈류하는 수첨 탈류기와, 상기 탈류한 연료 가스를 사용해서 수소 함유 가스를 생성하는 개질기와, 복수의 연료 전지 셀을 적층해서 구성되는 셀 스택으로서, 상기 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 사용해서 발전하는 셀 스택과, 상기 셀 스택에서 소비되지 않은 상기 수소 함유 가스 및 상기 산소 함유 가스의 연소로 생긴 배가스(exhaust gas)를 배출하는 배가스 유로부와, 상기 배가스 유로부와 인접해 배치되고, 당해 배가스 유로부와의 열교환에 의해 상기 산소 함유 가스를 예열하는 공기 예열 유로부로서, 상기 수첨 탈류기와 상기 셀 스택 사이에 배치되는 공기 예열 유로부를 구비한다.The fuel cell module according to the present embodiment includes a hydrogen desulfurizer for desorbing a fuel gas by a hydrogen desulfurization catalyst, a reformer for generating a hydrogen-containing gas by using the desulfurized fuel gas, and a plurality of fuel cell units A cell stack which generates electricity by using the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas, and a gas stack which discharges an exhaust gas generated by the combustion of the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas not consumed in the cell stack An air preheating flow path portion disposed adjacent to the exhaust gas flow path portion and preheating the oxygen containing gas by heat exchange with the exhaust gas flow path portion, the air preheating flow path portion including an air preheating And a flow path portion.

본 발명에 의해, 수첨 탈류기의 탈류 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the desulfurization efficiency of the hydrogenator deaerator can be improved.

도 1의 (a)는, 제1 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 1의 (b)는, 동(同) 정면 단면도.
도 2는 도 1에서 나타낸 개소(입구, T2, T3, 출구)에서 측정한 온도를 나타내는 표.
도 3의 (a)는, 제2 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 3의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 4의 (a)는, 제3 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 4의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 5의 (a)는, 제4 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 5의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 6의 (a)는, 제5 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 6의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 7의 (a)는, 제6 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 7의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 8의 (a)는, 제7 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 8의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 9의 (a)는, 제8 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 9의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 10은 연료 블로어의 구동 제어의 플로우 차트를 나타내는 도면.
도 11의 (a)는, 제9 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 11의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 12의 (a)는, 제10 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 12의 (b)는, 동 정면 단면도.
도 13의 (a)는, 제11 실시형태에 따른 연료 전지 모듈의 측면 단면도이고, 도 13의 (b)는, 동 정면 단면도.FIG. 1 (a) is a side sectional view of a fuel cell module according to a first embodiment, and FIG. 1 (b) is a front sectional view of the same.
Fig. 2 is a table showing the temperatures measured at the points (inlet, T2, T3, outlet) shown in Fig.
Fig. 3 (a) is a side sectional view of the fuel cell module according to the second embodiment, and Fig. 3 (b) is a cross-sectional view of the same front.
4 (a) is a side sectional view of a fuel cell module according to a third embodiment, and Fig. 4 (b) is a cross-sectional front view of the same.
Fig. 5A is a side sectional view of the fuel cell module according to the fourth embodiment, and Fig. 5B is a cross-sectional view of the same front. Fig.
6 (a) is a side sectional view of a fuel cell module according to a fifth embodiment, and Fig. 6 (b) is a sectional view of the same front view.
FIG. 7A is a side sectional view of the fuel cell module according to the sixth embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the same front. FIG.
Fig. 8A is a side sectional view of the fuel cell module according to the seventh embodiment, and Fig. 8B is a cross-sectional view of the same front. Fig.
9 (a) is a side sectional view of a fuel cell module according to an eighth embodiment, and Fig. 9 (b) is a cross-sectional front view of the same.
10 is a flowchart showing the drive control of the fuel blower.
11 (a) is a side sectional view of a fuel cell module according to a ninth embodiment, and Fig. 11 (b) is a sectional view of the same front view.
FIG. 12A is a side sectional view of the fuel cell module according to the tenth embodiment, and FIG. 12B is a sectional view of the same front view. FIG.
FIG. 13A is a side sectional view of a fuel cell module according to an eleventh embodiment, and FIG. 13B is a cross-sectional view of the same. FIG.

이하, 도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is not intended to limit the present invention.

(제1 실시형태)(First Embodiment)

제1 실시형태에 따른 연료 전지 시스템은, 수첨 탈류기와 셀 스택 사이에 공기 예열 유로부를 배치하고, 공기 예열 유로부 내의 산소 함유 가스의 흐름을 조정함으로써, 수첨 탈류기에 공기 예열 유로부로부터 전도하는 열을 균일화하여, 탈류 효율의 향상을 도모한 것이다. 보다 상세하게, 이하에 설명한다.In the fuel cell system according to the first embodiment, the air preheating channel portion is disposed between the hydrogen desulfurizer and the cell stack, and the flow of the oxygen-containing gas in the air preheating channel portion is adjusted, And the desulfurization efficiency is improved. This will be described in more detail below.

(구성)(Configuration)

도 1은, 제1 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 1의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 1의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다.1 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 1 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the first embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig.

이 도 1에 나타내는 바와 같이, 연료 전지 모듈(1)은, 탄화수소계의 연료를 개질해서 생성된 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스를 사용해서 발전을 행한다. 보다 구체적으로는, 연료 전지 모듈(1)은, 수첨 탈류기(100)와, 개질기(200)와, 셀 스택(300)과, 연소부(400)와, 배가스 유로부(500)와, 공기 예열 유로부(600)와, 수납 용기(700)를 구비하고 있다.As shown in Fig. 1, the fuel cell module 1 generates electricity by using a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas produced by modifying a hydrocarbon-based fuel. More specifically, the fuel cell module 1 includes a hydrogen desulfurizer 100, a reformer 200, a cell stack 300, a combustion section 400, a flue gas passage section 500, A preheating channel portion 600, and a storage container 700.

수첨 탈류기(100)는, 수첨 탈류 촉매에 의해 연료 가스를 탈류한다. 즉, 수첨 탈류기(100)는, 200~400℃에서 기능하고, 유황 등의 부취제(腐臭劑)를 첨가하고 있는 연료 가스를 탈류하여 유황 성분을 제거하여, 탈류 연료 가스를 생성한다. 보다 상세한 구성은 후술한다.The hydrogen desulfurizer (100) desorbs the fuel gas by a hydrogen desulfurization catalyst. That is, the hydrogenator deaerator 100 functions at 200 to 400 ° C. and desulfurizes the fuel gas to which an odorant such as sulfur is added to remove the sulfur component to generate a desulfurized fuel gas. A more detailed configuration will be described later.

탈류 연료 가스관(102)은, 수첨 탈류기(100)로부터 수평으로 연장하며, 그 후 수직 상방향으로 연장하고, 개질기(200)에 연통하고 있다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)는, 탈류 연료 가스관(102)을 통해, 수첨 탈류기(100)에서 생성된 탈류 연료 가스를 개질기(200)에 공급한다. 또한, 탈류 연료 가스관(102)은, 모관력(毛管力)에 의해 물을 폐색할 수 있는 내경을 갖고 있다. 이 내경은, 예를 들면 4.35mm(외경 1/4인치)이다.The desulfurized fuel gas pipe 102 extends horizontally from the hydrogen desulfurizer 100 and then extends in the vertical upward direction and communicates with the reformer 200. Thereby, the hydrogen desulfurizer (100) supplies the desulfurized fuel gas generated in the hydrogen desulfurizer (100) to the reformer (200) through the desulfurized fuel gas pipe (102). The desulfurized fuel gas pipe 102 has an inner diameter capable of closing the water by a capillary force. This inner diameter is, for example, 4.35 mm (outer diameter 1/4 inch).

보다 구체적으로는, 탈류 연료 가스관(102)의 탈류 연료 가스의 흐름은, 수첨 탈류기(100)로부터 개질기(200)를 향해 항상 수평 또는 수직 상방향을 향해 있다. 즉, 탈류 연료 가스의 흐름이 수직 방향 하향으로 되지 않고, 또한, 모관력에 의해 물을 폐색할 수 있는 가늘기이다. 또한, 이 탈류 연료 가스관(102)에는, 수첨 탈류기(100)에의 탈류 연료 가스의 공급 정지 후에, 물이 공급된다. 이에 의해, 탈류 연료 가스관(102)이 갖는 모관력에 의해, 수첨 탈류기(100)의 출구를 폐색한다.More specifically, the flow of the desulfurized fuel gas in the desulfurized fuel gas pipe 102 is always directed horizontally or vertically upward from the hydrogen desulfurizer 100 toward the reformer 200. That is, the flow of the desulfurized fuel gas does not become vertically downward, and is a thin film capable of closing the water by the capillary force. Further, water is supplied to the desulfurized fuel gas pipe 102 after the supply of the desulfurized fuel gas to the hydrogenator deaerator 100 is stopped. As a result, the outlet of the hydrogen desulfurizer 100 is closed by the flow of the desulfurized fuel gas pipe 102.

개질기(200)에는, 수(水)공급관(202)을 통해 물이 공급된다. 이 수공급관(202)은, 탈류 연료 가스관(102)과 합류부(203)에서 합류하고 있다. 개질기(200)는, 수공급관(202)을 통해 공급된 물로부터 수증기를 생성한다. 즉, 개질기(200)는, 400~700℃에서 기능하고, 수공급관(202)을 통해 공급된 물과, 탈류 연료 가스관(102)을 통해 공급된 탈류 연료 가스를 사용해서, 수소 함유 가스를 생성한다. 이 수소 함유 가스는, 개질기(200)와, 셀 스택(300)에 연통하고 있는 수소 가스관(204)을 통해 셀 스택(300)에 공급된다.Water is supplied to the reformer 200 through a water supply pipe 202. This water supply pipe 202 merges with the desulfurized fuel gas pipe 102 at the merging portion 203. The reformer 200 generates water vapor from the water supplied through the water supply pipe 202. That is, the reformer 200 functions at 400 to 700 ° C. and generates hydrogen-containing gas by using the water supplied through the water supply pipe 202 and the desulfurized fuel gas supplied through the desulfurized fuel gas pipe 102 do. The hydrogen-containing gas is supplied to the cell stack 300 through the reformer 200 and the hydrogen gas pipe 204 communicating with the cell stack 300.

개질기(200)의 내부에 구비하는 개질 촉매로서는, 예를 들면 알루미나나 코디에라이트 등의 다공질 담체(擔體)에 Ru, Pt 등의 귀금속이나 Ni, Fe 등의 비금속(卑金屬)을 담지시킨 개질 촉매 등이 사용된다. 개질기(200)의 온도가 충분히 상승하지 않으면, 프로판이나 에탄 등, 탄소 원자가 2 이상(C2 이상)으로 구성되는 가스가 충분히 개질되지 않는다. 이 경우에, 탄소 원자가 2 이상으로 구성되는 가스가 셀 스택(300)에 공급되면, 셀 스택(300)에 탄소 석출이 생겨, 셀 스택(300)이 열화할 우려가 있다.Examples of the reforming catalyst provided in the reformer 200 include a noble metal such as Ru and Pt or a base metal such as Ni or Fe supported on a porous carrier such as alumina or cordierite A reforming catalyst or the like is used. If the temperature of the reformer 200 is not sufficiently raised, a gas composed of two or more carbon atoms (C2 or more) such as propane or ethane is not sufficiently reformed. In this case, when a gas composed of two or more carbon atoms is supplied to the cell stack 300, carbon deposition may occur on the cell stack 300, and the cell stack 300 may be deteriorated.

셀 스택(300)은, 복수의 연료 전지 셀을 적층해서 구성되고, 개질기(200)로부터 공급되는 수소 함유 가스와, 공기 예열 유로부(600)를 통해 공급되는 산소 함유 가스(공기)를 사용해서, 발전을 행한다. 여기에서의 연료 전지 셀은, 도 1의 (b)에 있어서, 앞쪽으로부터 안쪽 깊이 방향을 향해, 즉, 도 1의 (a)의 폭 방향으로, 적층되어 있다.The cell stack 300 is formed by stacking a plurality of fuel cell units and uses a hydrogen-containing gas supplied from the reformer 200 and an oxygen-containing gas (air) supplied through the air preheating channel unit 600 , And develops. The fuel cell cells here are stacked in the direction of depth from the front side to the depth direction in Fig. 1 (b), that is, in the width direction of Fig. 1 (a).

본 실시형태에 있어서는, 셀 스택(300)의 연료 전지 셀은, 예를 들면 500~1000℃의 고온에서 동작하는 고체 산화물 연료 전지 셀로 구성되어 있다. 이들 복수의 연료 전지 셀의 각각은 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 연료 전지 셀의 각각은, 연료 극과, 산화제 극을 갖는다. 그리고, 이들 복수의 연료 전지 셀은, 화학식 1에서 나타내는 반응에 의해 발전한다. 수소 함유 가스는, 연료 극측의 가스 유로를 흘러, 연료 극 반응을 일으킨다. 산소 함유 가스는, 산화제 극측의 가스 유로를 흘러, 산화제 극 반응을 일으킨다.In the present embodiment, the fuel cell of the cell stack 300 is composed of a solid oxide fuel cell operating at a high temperature of, for example, 500 to 1000 ° C. Each of the plurality of fuel cell cells is electrically connected. Further, each of the fuel cell cells has a fuel electrode and an oxidizer electrode. The plurality of fuel cell cells are generated by the reaction represented by the chemical formula (1). The hydrogen-containing gas flows through the gas flow path on the fuel electrode side, causing a fuel electrode reaction. The oxygen-containing gas flows through the gas flow path on the oxidant electrode side, causing an oxidizer electrode reaction.

(화학식 1)(Formula 1)

연료 극 반응 ：H2 ＋ O2- → 2H＋ ＋ 2e- A fuel electrode reaction: H 2 + O 2- → 2H + + 2e -

CO ＋ O2- → CO2 ＋ 2e- CO + O 2- → CO 2 + 2e -

산화제 극 반응 ：O2＋ 4e- → 2O2 - Oxidizing agent Polar reaction: O 2 + 4e - → 2O 2 -

연소부(400)는, 셀 스택(300)의 상부와 개질기(200) 사이의 공간이다. 연소부(400)는, 셀 스택(300)에서 소비되지 않은 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스를 연소하고, 그 배가스를 배가스 유로부(500)에 배출한다. 이 연소열에 의해 개질기(200)는 가열되어, 개질 반응이 진행하는 것이다. 이에 의해, 상술한 셀 스택(300)에서의 탄소 석출이 억제되고 있다.The combustion unit 400 is a space between the upper part of the cell stack 300 and the reformer 200. The combustion section 400 burns the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas which have not been consumed in the cell stack 300 and discharges the flue gas into the flue gas passage section 500. By this heat of combustion, the reformer 200 is heated and the reforming reaction proceeds. As a result, carbon deposition in the cell stack 300 described above is suppressed.

배가스 유로부(500)는, 연소부(400)에서 생긴 배가스를 연료 모듈의 외부에 배출한다. 즉, 배가스 유로부(500)는, 셀 스택(300)에서 소비되지 않은 수소 함유 가스 및 산소 함유 가스의 연소로 생긴 배가스를 배출한다. 또한, 배가스 유로부(500)와 셀 스택(300)은 셀 상단 이외에서는 접해 있지 않은 것이다.The flue gas passage unit 500 discharges flue gas generated in the combustion unit 400 to the outside of the fuel module. That is, the flue gas passage portion 500 discharges flue gas resulting from the combustion of the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas that have not been consumed in the cell stack 300. In addition, the flue gas channel unit 500 and the cell stack 300 are not in contact with each other except the upper end of the cell.

공기 예열 유로부(600)는, 배가스 유로부(500)와 인접해 배치되고, 배가스 유로부(500)와의 열교환에 의해 셀 스택(300)에 공급하는 산소 함유 가스를 예열한다. 이 공기 예열 유로부(600)는, 수첨 탈류기(100)와 셀 스택(300) 사이에 배치되어 있다. 즉, 공기 예열 유로부(600)는, 수첨 탈류기(100)와 직접 또는 벽면 단열재를 개재해서 접해 있다. 또한, 공기 예열 유로부(600)의 적어도 일부는, 배가스 유로부(500)를 사이에 두고, 셀 스택(300)의 일 측면을 덮고 있다.The air preheating passage portion 600 is disposed adjacent to the exhaust gas passage portion 500 and preheats the oxygen containing gas supplied to the cell stack 300 by heat exchange with the exhaust gas passage portion 500. The air preheating channel unit 600 is disposed between the hydrogen desulfurizer 100 and the cell stack 300. That is, the air preheating passage portion 600 is in contact with the hydrogen desulfurizer 100 directly or through a wall insulating material. At least a part of the air preheating passage portion 600 covers one side of the cell stack 300 with the exhaust gas passage portion 500 interposed therebetween.

보다 구체적으로는, 공기 예열 유로부(600)의 적어도 일부는, 수첨 탈류기(100)의 일 측면을 덮는 평판상(平板狀)의 중공 형상이고, 수첨 탈류기(100)에 전도하는 열분포를 균일화하는 공기 유로를 갖는다. 이 공기 유로에는, 공기 입구관(601)을 통해 산소 함유 가스가 유입한다. 공기 입구관(601)은, 평판상의 중공 형상에 있어서의 중앙부의 하부에 배치되어 있다. 즉, 공기 예열 유로부(600)는, 제1 공기 예열 유로부(600a)와, 제2 공기 예열 유로부(600b)와, 제3 공기 예열 유로부(600c)와, 제4 공기 예열 유로부(600d)와, 제5 공기 예열 유로부(600e)를 갖는다. 즉, 제1 공기 예열 유로부(600a)는, 연료 전지 모듈(1)의 하부로부터 상부까지, 수첨 탈류기(100)와 배가스 유로부(500) 사이를 연장하고, 제2 공기 예열 유로부(600b)는 상부에 배치된다. 그리고, 제3 공기 예열 유로부(600c)는, 상부로부터 되접어 꺾어 셀 스택(300)의 하면까지 연장하고, 제4 공기 예열 유로부(600d)는 하부에 배치되고, 제5 공기 예열 유로부(600e)는, 연료 전지 셀에 있어서의 산화제 극측의 가스 유로에 연통한다. 또한, 공기 예열 유로부(600) 중에서, 제3 공기 예열 유로부(600c)와, 제4 공기 예열 유로부(600d)와, 제5 공기 예열 유로부(600e)는, 배가스 유로부(500)와의 사이에서 열교환을 하고 있지 않다.More specifically, at least a part of the air preheating flow path portion 600 is a flat plate-like hollow shape covering one side of the hydrogen desulfurizer 100, and the thermal distribution to be conducted to the hydrogen desulfurizer 100 And has an air flow path for smoothing. The oxygen-containing gas flows into the air passage through the air inlet pipe (601). The air inlet pipe 601 is disposed at a lower portion of the central portion in a flat hollow shape. That is, the air preheating passage portion 600 includes a first air preheating passage portion 600a, a second air preheating passage portion 600b, a third air preheating passage portion 600c, A second air preheating passage portion 600d, and a fifth air preheating passage portion 600e. That is, the first air preheating passage portion 600a extends between the hydrogen desulfurizer 100 and the exhaust gas passage portion 500 from the lower portion to the upper portion of the fuel cell module 1, and the second air preheating passage portion 600b are disposed on the upper side. The third air preheating passage portion 600c is folded back from the upper portion to extend to the lower surface of the cell stack 300. The fourth air preheating passage portion 600d is disposed at the lower portion, (600e) communicates with the gas flow path on the oxidant electrode side in the fuel cell. The third air preheating passage portion 600c, the fourth air preheating passage portion 600d and the fifth air preheating passage portion 600e are connected to the exhaust gas passage portion 500 in the air preheating passage portion 600, Heat exchange is not carried out between them.

이와 같이, 산소 함유 가스인 공기는, 연료 전지 모듈(1)의 하부에서 셀 스택(300)의 적층 방향 중앙 부근에 위치하는 공기 입구관(601)에 공급된다. 이 공기는, 셀 스택(300) 주위의 공기 예열 유로부(600)를 흘러, 배가스 유로부(500)와의 열교환에 의해 가열된다. 가열된 공기는 셀 스택(300)의 하부로부터 셀 스택(300)에 공급된다.Thus, the air as the oxygen-containing gas is supplied to the air inlet pipe 601 located near the center in the stacking direction of the cell stack 300 in the lower portion of the fuel cell module 1. This air flows through the air preheating passage portion 600 around the cell stack 300 and is heated by heat exchange with the exhaust gas passage portion 500. The heated air is supplied to the cell stack 300 from the bottom of the cell stack 300.

수납 용기(700)는, 수첨 탈류기(100)와, 개질기(200)와, 셀 스택(300)과, 연소부(400)와, 배가스 유로부(500)와, 공기 예열 유로부(600)를 수납하고 있다. 이 수납 용기(700)는, 외측 단열재(702)를 포함하여 구성되어 있다.The storage container 700 includes a hydrogen desulfurizer 100, a reformer 200, a cell stack 300, a combustion section 400, a flue gas passage section 500, an air preheating passage section 600, Respectively. The storage container 700 includes an outer heat insulating material 702.

다음으로, 도 1의 (a)에 의거하여, 수첨 탈류기(100)의 상세한 구성을 설명한다. 이, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류기(100)에는, 연료 가스관(104)을 통해 연료 블로어(106)가 연통되어 있다.Next, a detailed structure of the hydrogen desulfurizer 100 will be described with reference to Fig. 1 (a). 1 (a), the hydrogen blower 100 communicates with the fuel blower 106 via the fuel gas pipe 104. The hydrogen blower 106 is connected to the hydrogen blower 106 via a fuel gas pipe 104. [

연료 블로어(106)는, 연료 가스관(104)을 통해 유황을 포함하는 탄화수소계의 연료 가스와 수소를 수첨 탈류기(100)에 공급한다. 연료 가스관(104)은, 연료 블로어(106)로부터 수첨 탈류기(100)에 연료 가스를 공급하기까지, 수납 용기(700)에 있어서의 외측 단열재(702)의 내부를 통과한다. 이에 의해, 연료 가스는, 연료 전지 모듈(1)로부터 수열(受熱)해서 예열된다.The fuel blower 106 supplies the hydrocarbon-based fuel gas containing sulfur and hydrogen to the hydrogenator deaerator 100 through the fuel gas pipe 104. The fuel gas pipe 104 passes through the inside of the outer heat insulating material 702 in the storage container 700 until the fuel gas is supplied from the fuel blower 106 to the hydrogen desulfurizer 100. As a result, the fuel gas is preheated by receiving heat from the fuel cell module 1.

연료 가스관(104)을 통해 공급되는 연료 가스는, 천연 가스가 원료인 도시가스(CNG), 액화석유가스(LPG) 등의 탄화수소가 주성분인 가스이다. 도시가스(CNG)의 조성은, 예를 들면, 메탄 88％, C2H6 에탄 7％, C3H8 프로판 4％, C4H10 부탄 1％이다. 연료 가스관(104)은, 도시가스 라인, LPG 라인, 수소 라인 등에 접속되어 있다.The fuel gas supplied through the fuel gas pipe 104 is a gas mainly composed of hydrocarbons such as city gas (CNG) and liquefied petroleum gas (LPG), which are natural gas raw materials. The composition of city gas (CNG) is, for example, 88% methane, 7% C2H6 ethane, 4% C3H8 propane, and 1% C4H10 butane. The fuel gas pipe 104 is connected to a city gas line, an LPG line, a hydrogen line, and the like.

수첨 탈류기(100)는, 펀칭 메탈(108)에 의해 칸막이되고, 수첨 탈류 촉매가 충전되어 있지 않은 개소가 상부와 하부에 설치되어 있다. 펀칭 메탈(108)에 의해 칸막이되어 있는 개소는, 3개의 촉매실(110, 112, 114)로 나눠지고, 수첨 탈류 촉매가 각각 충전되어 있다. 또한, 3개의 촉매실(110, 112, 114)에 있어서의 경계의 각각에 칸막이판(116, 118)이 설치되어 있다. 이에 의해, 수첨 탈류 촉매가 충전되어 있지 않은 개소를 연료 가스가 바이패스하지 않고, 연료 가스가 3개의 촉매실(110, 112, 114)을 순서대로 사행(蛇行)해서 통과하도록 구성되어 있다.The hydrogen desulfurizer (100) is partitioned by the punching metal (108), and portions where the hydrogen desulfurization catalyst is not charged are provided at the upper part and the lower part. The portions partitioned by the punching metal 108 are divided into three catalyst chambers 110, 112, and 114, and the hydrogen desulfurization catalysts are respectively charged. Further, partition plates 116 and 118 are provided at the boundaries of the three catalyst chambers 110, 112 and 114, respectively. Thus, the fuel gas is passed through the three catalyst chambers 110, 112, and 114 in a serpentine manner without passing the fuel gas through the portion where the hydrogenation desulfurization catalyst is not filled.

또한, 3개의 촉매실(110, 112, 114)을 순서대로 사행해서 통과한 연료 가스는, 탈류 연료 가스관(102)에 유출된다. 또한, 입구, T2, T3, 출구에서 나타낸 개소에 온도계인 열전대를 설치하여, 입구, T2, T3, 출구의 온도를 계측한다.Further, the fuel gas passed through the three catalyst chambers 110, 112, and 114 in a meandering manner flows out to the desulfurized fuel gas pipe 102. In addition, a thermocouple, which is a thermometer, is provided at a location shown at the inlet, T2, T3, and outlet, and the temperature of the inlet, T2, T3, and outlet is measured.

수첨 탈류기(100)는, 마이크로썸이나 WDS 등의 고성능 단열재로 구성된 외측 단열재(702)와 접해 있다.The hydrogen desulfurizer (100) is in contact with an outer heat insulating material (702) composed of a high-performance heat insulating material such as microsome or WDS.

(작용)(Action)

셀 스택(300)은 500~1000℃에서 발전하기 때문에, 그 배가스는 연소부(400)에서는 500~1000℃가 된다. 또한, 셀 스택(300) 단부의 열 배출과 셀 스택(300)의 발열에 의해 셀 스택(300)의 적층 방향의 중앙 부근이 가장 고온이 된다. 이 셀 스택(300)의 측면을 따라 설치된 배가스 유로부(500)를 흐르는 배가스의 열과, 공기 예열 유로부(600)를 흐르는 산소 함유 가스의 열이 열교환을 한다. 이 때문에, 공기 예열 유로부(600)는, 셀 스택(300)의 온도 분포를 반영하여, 공기 예열 유로에 전도되는 온도 분포도 셀 스택(300)의 적층 방향 중앙 부근이 가장 고온이 된다.Since the cell stack 300 develops at 500 to 1000 ° C, the exhaust gas is 500 to 1000 ° C in the combustion unit 400. The center of the stacking direction of the cell stack 300 becomes the highest temperature due to heat discharge at the end of the cell stack 300 and heat generation of the cell stack 300. The heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage portion 500 installed along the side surface of the cell stack 300 and the heat of the oxygen-containing gas flowing through the air preheating passage portion 600 perform heat exchange. Therefore, the air preheating channel unit 600 reflects the temperature distribution of the cell stack 300, and the temperature distribution of the air preheating channel unit 600 conducted to the air preheating channel becomes the highest in the vicinity of the center in the stacking direction of the cell stack 300.

공기 예열 유로부(600)의 공기 입구관(601)이 셀 스택(300)의 적층 방향 중앙 부근에 설치되어 있기 때문에, 셀 스택(300)의 적층 방향 중앙부를 따라 흐르는 산소 함유 가스의 양이, 셀 스택(300)의 단부를 따라 흐르는 산소 함유 가스의 양보다도 많아진다. 이에 의해, 비교적 저온의 산소 함유 가스의 흐름이 셀 스택(300)의 적층 방향 중앙에 집중한다. 이 때문에, 공기 예열 유로부(600)의 온도 분포가 균일화되고, 수첨 탈류기(100)에의 열전도 분포도 균일화한다.The amount of the oxygen-containing gas flowing along the central portion in the stacking direction of the cell stack 300 is smaller than the amount of the oxygen-containing gas flowing in the central portion in the stacking direction of the cell stack 300 because the air inlet pipe 601 of the air preheating channel portion 600 is provided near the center in the stacking direction of the cell stack 300, Is greater than the amount of oxygen-containing gas flowing along the end of the cell stack (300). Thereby, the flow of the oxygen-containing gas at a relatively low temperature is concentrated in the center of the stacking direction of the cell stack 300. Therefore, the temperature distribution of the air preheating channel section 600 is made uniform, and the distribution of the heat conduction to the hydrogen desulfurizer 100 is also made uniform.

또한, 상술한 바와 같이, 그 배가스는 500~1000℃로 고온이고, 배가스 유로부(500) 내에 수첨 탈류기(100)를 설치하면, 수첨 탈류 촉매가 적절히 탈류할 수 있는 온도로 유지하는 것은 곤란하다.Further, as described above, the exhaust gas is high in temperature from 500 to 1000 ° C, and it is difficult to maintain the temperature at which the hydrogenation desulfurization catalyst can adequately degrease when the hydrogen eliminator 100 is installed in the exhaust gas passage portion 500 Do.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제1 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 공기 예열 유로부(600)의 공기 입구관(601)을 셀 스택(300)에 있어서의 적층 방향의 중앙 부근에 설치하는 것으로 했다. 이 때문에, 비교적 저온의 산소 함유 가스의 흐름이 셀 스택(300)의 적층 방향 중앙에 집중하고, 공기 예열 유로부(600)의 온도 분포가 균일화된다. 이에 의해, 공기 예열 유로부(600)로부터 수첨 탈류기(100)에의 열전도 분포도 균일화하여, 수첨 탈류기(100) 내의 수첨 탈류 촉매의 온도 범위를 적절히 유지할 수 있다.As described above, in the fuel cell module 1 according to the first embodiment, the air inlet pipe 601 of the air preheating passage portion 600 is provided near the center in the stacking direction of the cell stack 300 did. Therefore, the flow of the oxygen-containing gas at a relatively low temperature is concentrated in the center of the stacking direction of the cell stack 300, and the temperature distribution of the air preheating passage portion 600 is uniformed. As a result, the thermal conductivity distribution from the air preheating channel portion 600 to the hydrogenator deaerator 100 is made uniform, and the temperature range of the hydrogenation removing catalyst in the hydrogenator deaerator 100 can be appropriately maintained.

또한, 수첨 탈류기(100)의 상부와 하부를 펀칭 메탈(108)로 칸막이하는 것으로 했다. 이에 의해, 연료 가스의 압손(壓損)이 작고, 연료 가스가 유동하기 쉬워지므로, 연료 가스의 흐름이 균일화되고 나서, 각각의 촉매실(110, 112, 114)에 흘러 들어가고, 각각의 수첨 탈류 촉매로부터 균일하게 연료 가스가 배출된다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100) 내를 흐르는 연료 가스의 탈류를 효과적으로 행할 수 있음과 함께, 수첨 탈류기(100) 내의 온도 분포도 균일화할 수 있다.Further, the upper and lower portions of the hydrogen desulfurizer 100 are partitioned by the punching metal 108. As a result, the pressure loss of the fuel gas is small and the fuel gas tends to flow. Therefore, the flow of the fuel gas is made uniform and then flows into the respective catalyst chambers 110, 112 and 114, The fuel gas is uniformly discharged from the catalyst. As a result, it is possible to effectively perform the desulfurization of the fuel gas flowing in the hydrogen desulfurizer 100, and also the temperature distribution in the hydrogen desulfurizer 100 can be made uniform.

도 2는, 도 1에서 나타낸 개소(입구, T2, T3, 출구)에서 측정한 온도를 나타내는 표이다. 이 도 2에 있어서의 HM22의 란에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류기(100) 내의 온도가 200~400℃로 유지되어 있다. 또한, 이하에서 설명하는 제2~제7 실시형태에 있어서의 수첨 탈류기(100) 내의 온도 측정도, 도 1에서 나타낸 개소(입구, T2, T3, 출구)에서 측정되어 있다. 도 2는 동일한 연료 유량, 공기 유량, 물 유량, 경과 시간, 수첨 탈류기의 측정점에 있어서의 시험 결과의 일람이다.2 is a table showing the temperatures measured at the portions (inlet, T2, T3, outlet) shown in Fig. As shown in the column of HM22 in Fig. 2, the temperature in the hydrogenator deaerator 100 is maintained at 200 to 400 deg. The temperature measurement in the hydrogenator deaerator 100 in the second to seventh embodiments described below is also measured at the portions (inlet, T2, T3, outlet) shown in Fig. Fig. 2 is a list of test results at the same fuel flow rate, air flow rate, water flow rate, elapsed time, and measurement point of the hydrogen desulfurizer.

또한, 외측 단열재(702) 1매를 사이에 둔 곳에 수첨 탈류기(100)가 설치되어 있기 때문에, 수첨 탈류기(100)에의 액세스가 간이하고, 메인터넌스를 용이하게 할 수 있다.Further, since the hydrogen desulfurizer 100 is provided at a place between one outer heat insulator 702, the access to the hydrogen desulfurizer 100 is simple and the maintenance can be facilitated.

(제2 실시형태)(Second Embodiment)

제2 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 수첨 탈류기와 공기 예열 유로 사이에 저성능 벽면 단열재를 설치하는 점에서 제1 실시형태와 상위(相違)하다. 이하에, 제1 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a low-performance wall surface insulation material is provided between the hydrogen desulfurizer and the air preheating flow path. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 3은, 제2 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 3의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이다. 또한, 도 3의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제1 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다. 제1 실시형태에서는, 수첨 탈류기(100)와 공기 예열 유로부(600)는 직접 접해 있었지만, 본 실시형태에서는, 수첨 탈류기(100)와 공기 예열 유로부(600) 사이에 저성능 벽면 단열재(802)를 배치하는 점에서 상위하다.3 is a schematic view showing a configuration of the fuel cell module 1 according to the second embodiment. Fig. 3 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1. Fig. 3 (b) is a front sectional view of the fuel cell module 1. As shown in Fig. The same reference numerals are assigned to the same constituent elements as those of the first embodiment, and a description thereof is omitted. In the first embodiment, the hydrogen desulfurizer 100 and the air preheating passage portion 600 are in direct contact with each other. However, in the present embodiment, a low-performance wall insulating material is provided between the hydrogen desulfurizer 100 and the air preheating passage portion 600 (802).

이 도 3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류기(100)의 위와 아래에 고성능 벽면 단열재(800)는 설치되고, 저성능 벽면 단열재(802)는, 수첨 탈류기(100)와 공기 예열 유로 사이에 설치된다. 고성능 벽면 단열재(800)의 단열 성능은, 수납 용기(700)의 외측 단열재(702)와 동등하다. 저성능 벽면 단열재(802)의 단열 성능은, 수납 용기(700)의 외측 단열재(702)보다도 낮고, 고성능 벽면 단열재(800)보다도 낮다. 저성능 벽면 단열재(802)는, 예를 들면 신닛폰서멀세라믹스제의 Superwool Plus나 니치야스제 TOMBO 등의 블랭킷 형태 단열재이다. 또한, 저성능 벽면 단열재(802)는, 공기 예열 유로부(600)로부터 수첨 탈류기(100)에 전도하는 열을 저감한다. 또한, 저성능 벽면 단열재(802)의 두께분만큼 외측 단열재(702)의 두께를 얇게 하고 있다. 이에 의해, 연료 전지 모듈(1) 전체의 외형 치수를 동일하게 하고 있다.3 (a) and 3 (b), a high-performance wall insulator 800 is provided above and below the hydrogen desulfurizer 100, and the low-performance wall insulator 802 is connected to a hydrogen desulfurizer 100 ) And the air preheating flow path. The heat insulating performance of the high-performance wall insulating material 800 is equivalent to that of the outer insulating material 702 of the storage container 700. [ The low performance wall insulating material 802 is lower in thermal insulation performance than the outer insulating material 702 of the storage container 700 and lower than the high performance wall insulating material 800. [ The low-performance wall surface insulation material 802 is, for example, a blanket-type insulation material such as Superwool Plus made by Shin-Nippon Thermal Ceramics or TOMBO made by Nichias. Further, the low-performance wall insulator 802 reduces the heat conducted from the air preheating passage portion 600 to the hydrogen desulfurizer 100. In addition, the thickness of the outer heat insulating material 702 is made thinner by the thickness of the low-performance wall insulating material 802. As a result, the entire outer dimensions of the fuel cell module 1 are made the same.

(작용)(Action)

수첨 탈류기(100)는 저성능 벽면 단열재(802)를 개재해서 공기 예열 유로부(600)와 접하기 때문에, 수열량이 저감된다. 또한, 수첨 탈류기(100)의 상부 및 하부에는, 고성능 벽면 단열재(800)가 배치되기 때문에, 공기 예열 유로부(600)로부터 수첨 탈류기(100)에의 전도열량이 저감된다.Since the hydrogen desulfurizer 100 is in contact with the air preheating passage portion 600 through the low-performance wall surface heat insulator 802, the amount of heat is reduced. In addition, since the high-performance wall surface insulation material 800 is disposed at the upper and lower portions of the hydrogen desulfurizer 100, the amount of conduction of heat from the air preheating channel portion 600 to the hydrogen desulfurizer 100 is reduced.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제2 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 저성능 벽면 단열재(802)를 수첨 탈류기(100)와 공기 예열 유로부(600) 사이에 배치하는 것으로 했다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)의 수열량을 저하할 수 있어, 수첨 탈류기(100) 내의 온도를 보다 저하할 수 있다. 또한, 수첨 탈류기(100)의 상부 및 하부에 고성능 벽면 단열재(800)를 배치하는 것으로 했다. 이에 의해, 공기 예열 유로부(600)로부터 수첨 탈류기(100)에의 전도열량을 보다 저하할 수 있다.As described above, in the fuel cell module 1 according to the second embodiment, the low-performance wall surface heat insulator 802 is disposed between the hydrogen desulfurizer 100 and the air preheating passage portion 600. Thereby, the amount of heat of the hydrogenator deaerator 100 can be lowered, and the temperature in the hydrogenator deaerator 100 can be lowered further. Further, the high-performance wall surface insulation material 800 is disposed at the upper and lower portions of the hydrogen desulfurizer 100. As a result, the amount of heat transferred from the air preheating passage portion 600 to the hydrogenator deaerator 100 can be further reduced.

도 2의 HM25의 란에 나타내는 바와 같이 수첨 탈류기(100)의 최고 온도가 335℃까지 저하하며, 수첨 탈류 촉매가 보다 효율적으로 탈류하는 200~320℃의 온도에 근접시킬 수 있다.As shown in the column of HM25 in FIG. 2, the maximum temperature of the hydrogenator deaerator 100 is lowered to 335 占 폚, and the temperature of 200 to 320 占 폚 at which the hydrogenation catalyst is more efficiently desorbed can be brought close.

(제3 실시형태)(Third Embodiment)

제3 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 공기 예열 유로부가 사행 유로를 구비하는 점에서 제2 실시형태와 상위하다. 이하에, 제2 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the third embodiment is different from the second embodiment in that the air preheating flow path portion has a meandering flow path. Hereinafter, differences from the second embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 4는, 제3 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 4의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 4의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제2 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.4 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 4 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the third embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

이 도 4의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 공기 예열 유로부(600)는, 제1 유로판(602)과, 제2 유로판(604)과, 제1 칸막이부(606)와, 제2 칸막이부(608)와, 제3 칸막이부(610)를 적어도 갖는다.4A and 4B, the air preheating passage portion 600 includes a first flow path plate 602, a second flow path plate 604, a first partition portion 606, A second partitioning part 608, and a third partitioning part 610. [

제1 유로판(602)은, 판상재로 구성되어 있다. 마찬가지로, 제2 유로판(604)은, 판상재로 구성되어 있다. 제1 유로판(602)과 제2 유로판(604)은 평행하다. 칸막이부(606, 608, 610)는, 제1 유로판(602)과 제2 유로판(604)과의 극간을 채우는 두께의 판으로 구성되어 있다. 또한, 칸막이부(606, 608, 610)는, 환봉(還奉)을 스폿 용접이나 플러그 용접, 전체 둘레 용접에 의해, 2매의 유로판의 극간을 채우도록 고정해도 된다. 혹은, 2매의 유로판(602, 604)을 양쪽 또는 한쪽을 프레스 가공하여 굽히고 접촉면을 형성하고, 또한 스폿 용접이나 플러그 용접, 전체 둘레 용접에 의해 고정해도 된다. 프레스 가공을 행할 경우에는, 용접하지 않아도 사행 유로를 형성 가능하다.The first flow path plate 602 is formed of a plate material. Similarly, the second flow path plate 604 is formed of a plate material. The first flow path plate 602 and the second flow path plate 604 are parallel. The partitioning portions 606, 608, and 610 are formed of plates having a thickness that fills the gap between the first flow-field plate 602 and the second flow-field plate 604. The partition portions 606, 608, and 610 may be fixed so as to fill the gap between the two flow path plates by spot welding, plug welding, or full circumference welding. Alternatively, the two flow path plates 602 and 604 may be press-worked to bend and form a contact surface, and may be fixed by spot welding, plug welding, or full circumference welding. In the case of press working, it is possible to form a meandering flow path without welding.

도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 칸막이부(606, 608, 610)의 한쪽의 단부와 공기 예열 유로부(600)의 측벽의 간격과, 다른 쪽의 단부와 공기 예열 유로부(600)의 측벽의 간격을 상이하게 하고 있다. 또한, 칸막이부(606, 608, 610)의 단부와 공기 예열 유로부(600)의 측벽의 간격이 넓은 쪽의 위치를, 칸막이부(606, 608, 610) 각각에서 번갈아 바꾸고 있다. 이에 의해, 화살표로 나타내는 바와 같이, 공기가 좌우로 사행하여 흐르는 사행 유로가 형성되어 있다. 또한, 사행 유로의 양 사이드의 공간에 의해, 압손이 소정 값을 넘지 않도록 조정되어 있다.As shown in Fig. 4 (a), the distance between one end of the partitioning portions 606, 608, and 610 and the side wall of the air preheating passage portion 600 and the distance between the other end portion and the air preheating passage portion 600, As shown in Fig. The positions of the end portions of the partitioning portions 606, 608, and 610 and the side walls of the air preheating channel portion 600 are changed alternately at the partitioning portions 606, 608, and 610, respectively. Thereby, as shown by the arrows, a meandering flow path is formed in which the air flows left and right in a meandering manner. In addition, the pressure loss is adjusted so as not to exceed the predetermined value by the spaces on both sides of the meandering flow passage.

(작용)(Action)

사행 유로를 따라 공기가 흐르기 때문에, 비교적 저온인 공기가 수첨 탈류기(100)의 측면 전체를 따라 흘러, 수첨 탈류기(100)의 온도가 전체적으로 저하한다.Air flows along the meandering flow path, so that the relatively low temperature air flows along the entire side surface of the hydrogen desulfurizer 100, and the temperature of the hydrogen desulfurizer 100 is entirely lowered.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제3 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 공기 예열 유로부(600) 내에 사행 유로를 형성하는 것으로 했다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)의 측면 전체를 따라 공기를 흘리기 때문에, 수첨 탈류기(100)의 전체의 온도를 보다 균일하게 저하할 수 있다. 도 2의 HM41a의 란에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류 촉매가 보다 효율적으로 탈류할 수 있는 200~320℃의 온도로 유지할 수 있다.As described above, in the fuel cell module 1 according to the third embodiment, a meandering flow path is formed in the air preheating flow path portion 600. [ As a result, since the air flows along the entire side surface of the hydrogen desulfurizer 100, the temperature of the entire hydrogenator deaerator 100 can be lowered more uniformly. As shown in the column of HM41a in Fig. 2, the hydrogenation desulfurization catalyst can be maintained at a temperature of 200 to 320 DEG C at which degassing can be performed more efficiently.

(제4 실시형태)(Fourth Embodiment)

제4 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 수첨 탈류기와 공기 예열 유로부 사이에 설치하는 단열재의 단열 성능이 공기 예열 유로부의 온도 분포에 의거하여 변경되어 있는 점에서 제3 실시형태와 상위하다. 이하에, 제3 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the heat insulating performance of the heat insulating material provided between the hydrogen desulfurizer and the air preheating channel portion is changed based on the temperature distribution of the air preheating channel portion. Hereinafter, differences from the third embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 5는, 제4 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 5의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 5의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제1 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.5 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 5 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the fourth embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same reference numerals are assigned to the same constituent elements as those of the first embodiment, and a description thereof is omitted.

이 도 5의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류기(100)와 공기 예열 유로부(600) 사이에 배치되는 벽면 단열재는, 저성능 벽면 단열재(802)와 고성능 벽면 단열재(804)를 갖고 있다. 고성능 벽면 단열재(804)는, 수첨 탈류기(100)의 중류, 하류에 대응하는 위치에 배치되어 있다.5 (a) and 5 (b), the wall surface insulation material disposed between the hydrogen desulfurizer 100 and the air preheating passage portion 600 is formed of the low-performance wall surface insulation material 802 and the high-performance wall surface insulation material 804). The high-performance wall surface insulation material 804 is disposed at a position corresponding to the midstream and downstream of the hydrogen desulfurizer 100.

(작용)(Action)

수첨 탈류기(100)의 중류, 하류에 대응하는 공기 예열 유로부(600)의 위치는, 다른 위치보다도 고온이고, 또한, 수첨 탈류기의 중류, 하류를 유동하는 가스도 충분히 높은 온도이다. 이와 같이, 공기 예열 유로부(600) 내의 보다 고온으로 되는 위치에 대응시켜서, 고성능 벽면 단열재(804)를 배치하므로, 공기 예열 유로부(600)로부터 수첨 탈류기(100)에 전도하는 열을 보다 균일화한다.The positions of the air preheating passage portion 600 corresponding to the middle and downstream portions of the hydrogen desulfurizer 100 are higher than other positions and the gas flowing in the middle and downstream of the hydrogen desulfurizer is sufficiently high. Since the high-performance wall surface insulation material 804 is disposed in correspondence with the higher temperature position in the air preheating channel section 600 as described above, the heat conduction from the air preheating channel section 600 to the hydrogen- .

(효과)(effect)

제4 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 수첨 탈류기(100)와 공기 예열 유로부(600) 사이에 설치하는 단열재의 단열 성능을 공기 예열 유로부(600)의 온도 분포에 의거하여 변경하는 것으로 했다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)의 고온부(중류, 하류역)에서의 수열량이 보다 적어진다. 이 때문에, 수첨 탈류기(100)의 고온부에 있어서의 온도를 보다 저하시킴과 함께, 수첨 탈류기(100)의 온도 분포를 전체적으로 균일화할 수 있다. 도 2의 HM41b의 란에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류 촉매가 보다 효율적으로 탈류할 수 있는 200~320℃의 온도로 유지할 수 있다.The fuel cell module 1 according to the fourth embodiment is configured such that the heat insulating performance of the heat insulating material provided between the hydrogen desulfurizer 100 and the air preheating channel portion 600 is determined based on the temperature distribution of the air preheating channel portion 600 I decided to change. As a result, the amount of heat absorbed in the high temperature section (middle stream and downstream section) of the hydrogen desulfurizer 100 is further reduced. Therefore, the temperature at the high temperature portion of the hydrogenator deaerator 100 can be further lowered, and the temperature distribution of the hydrogenator deaerator 100 can be made uniform as a whole. As shown in the column of HM41b in Fig. 2, the temperature can be maintained at 200 to 320 DEG C at which the hydrogenation removing catalyst can be desorbed more efficiently.

(제5 실시형태)(Fifth Embodiment)

제5 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 공기 예열 유로부에 있어서의 사행 유로의 중앙부에 공기가 흐르는 공간을 형성한 점에서 제4 실시형태와 상위하다. 이하에, 제4 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that a space through which air flows is formed at the center of the meandering flow path in the air preheating flow path portion. Hereinafter, differences from the fourth embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 6은, 제5 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 6의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 6의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제5 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.6 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 6 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the fifth embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same numerals are assigned to the same constituent elements as those of the fifth embodiment, and a description thereof is omitted.

이 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상측 2개의 칸막이부(612, 614)의 중앙부(616, 618)에 공기가 흐르는 공간을 설치한 점에서 제5 실시형태와 상위하다.6A is different from the fifth embodiment in that a space through which air flows is provided in the central portions 616 and 618 of the upper two partitioning portions 612 and 614 as shown in Fig.

(작용)(Action)

상측 2개의 칸막이부(612, 614)의 중앙부(616, 618)에 공간을 설치했으므로, 셀 스택(300)의 적층 방향 중앙 부근을 따라 공기가 보다 집중하여 흐른다.The space is provided at the central portions 616 and 618 of the upper two partitioning portions 612 and 614 so that the air flows more concentratedly along the center of the stacking direction of the cell stack 300.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제5 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 공기 예열 유로부(600)에 있어서의 사행 유로의 중앙부(616, 618)에 공기가 흐르는 공간을 형성하는 것으로 했다. 이에 의해, 셀 스택(300) 적층 방향 중앙 부근에 공기가 보다 집중하여 흐르기 때문에, 수첨 탈류기(100)의 중류부의 온도가 보다 저하함과 함께 수첨 탈류기(100)의 온도 분포가 보다 균일화한다. 도 2의 HM49의 란에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류 촉매가 보다 효과적으로 탈류할 수 있는 200~320℃의 온도로 유지할 수 있다.As described above, in the fuel cell module 1 according to the fifth embodiment, a space through which air flows is formed in the central portions 616 and 618 of the meandering flow path in the air preheating flow path portion 600. As a result, since the air flows more concentratedly in the vicinity of the center of the stacking direction of the cell stack 300, the temperature of the midstream portion of the hydrogenator deaerator 100 is lowered and the temperature distribution of the hydrogenator deaerator 100 becomes more uniform . As shown in the column of HM49 in Fig. 2, the temperature can be maintained at 200 to 320 DEG C at which the hydrogenation removing catalyst can be desorbed more effectively.

(제6 실시형태)(Sixth Embodiment)

제6 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 수첨 탈류기와 공기 예열 유로부 사이에 설치하는 단열재에 동판도 설치하는 점에서 제5 실시형태와 상위하다. 이하에, 제5 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the sixth embodiment is different from the fifth embodiment in that a copper plate is also provided on the heat insulating material provided between the hydrogen desulfurizer and the air preheating channel portion. Hereinafter, differences from the fifth embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 7은, 제6 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 7의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 7의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제5 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.7 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 7 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the sixth embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same numerals are assigned to the same constituent elements as those of the fifth embodiment, and a description thereof is omitted.

이 도 7의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 셀 스택(300)측의 저성능 벽면 단열재(802) 상에 동판(806)을 설치하고 있다. 즉, 셀 스택(300)측의 벽면 단열재(802)와 수첨 탈류기(100) 사이에 동판(806)을 설치하고 있다. 여기에서는, 저성능 벽면 단열재(802)에 겹쳐 동판(806)을 배치하고 있다. 또한, 고성능 벽면 단열재(804)에도 동판(806)을 겹쳐 배치해도 된다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 동판(806)이 고열전도 부재에 대응한다.As shown in FIGS. 7A and 7B, the copper plate 806 is provided on the low-performance wall insulator 802 on the cell stack 300 side. That is, a copper plate 806 is provided between the wall insulator 802 on the cell stack 300 side and the hydrogen desulfurizer 100. Here, the copper plate 806 is placed over the low-performance wall insulator 802. The copper plate 806 may be placed over the high-performance wall insulator 804. The copper plate 806 in this embodiment corresponds to a high heat conduction member.

(작용)(Action)

수첨 탈류기(100)는 동판(806)에도 접해 있다. 동판(806)은 열전도가 좋기 때문에, 수첨 탈류기(100)의 고온부로부터 저온부에 열을 전하는 작용을 갖는다.The hydrogen desulfurizer (100) is also in contact with the copper plate (806). The copper plate 806 has an action of transferring heat from the high temperature portion to the low temperature portion of the hydrogen desulfurizer 100 because of its good thermal conductivity.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제6 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 저성능 벽면 단열재(802)와 수첨 탈류기(100) 사이에 동판(806)을 설치하는 것으로 했다. 이에 의해, 동판(806)이 수첨 탈류기(100)의 고온부로부터 저온부에 열을 전하기 때문에, 수첨 탈류기(100)의 온도 분포를 보다 균일화할 수 있다. 도 2의 HM50의 란에 나타내는 바와 같이 수첨 탈류 촉매가 효과적으로 탈류할 수 있는 200~320℃의 온도로 유지할 수 있다.As described above, in the fuel cell module 1 according to the sixth embodiment, the copper plate 806 is provided between the low-performance wall insulator 802 and the hydrogen desulfurizer 100. Thereby, since the copper plate 806 transfers heat from the high temperature portion to the low temperature portion of the hydrogen desulfurizer 100, the temperature distribution of the hydrogen desulfurizer 100 can be more uniform. As shown in the column of HM50 in Fig. 2, the temperature can be maintained at 200 to 320 DEG C at which the hydrogenation desulfurization catalyst can effectively desorb.

(제7 실시형태)(Seventh Embodiment)

제7 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 공기 예열 유로부에 있어서의 사행 유로를 형성하는 칸막이부를 하나로 한 점에서 제6 실시형태와 상위하다. 이하에, 제6 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the seventh embodiment is different from the sixth embodiment in that one partitioning portion for forming a meandering flow path in the air preheating flow path portion is formed as one. Hereinafter, differences from the sixth embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 8은, 제7 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 8의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 8의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제6 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.8 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 8 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the seventh embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same reference numerals are assigned to the same configurations as those of the sixth embodiment, and a description thereof is omitted.

이 도 8의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 칸막이부(620)는, 중앙부(622)에 공기가 흐르는 공간을 형성하고 있다. 이 중앙부(622)에 공기가 흐르는 공간은, 공기 입구관(601)의 연직 상방에 형성되어 있다. 또한, 칸막이부(620)의 양 단부와 공기 예열 유로부(600)의 측벽과의 간격은, 양 단부에서 동일하게 되어 있다.8 (a) and 8 (b), the partition portion 620 forms a space through which air flows in the central portion 622. [ The space through which the air flows in the central portion 622 is formed vertically above the air inlet pipe 601. The gap between the both ends of the partition portion 620 and the side walls of the air preheating channel portion 600 is the same at both ends.

(작용)(Action)

공기의 흐름은 사행하지 않고, 셀 스택(300) 적층 방향 중앙에 보다 집중한 것에 의해 고속으로 흐르므로, 공기 예열 유로부(600)를 흐르는 공기의 승온이 억제된다.The temperature of the air flowing through the air preheating passage portion 600 is suppressed because the air flows at a high speed by concentrating more in the center of the stacking direction of the cell stack 300 without meandering.

(효과)(effect)

제7 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 칸막이부(620)의 중앙부(622)에 공간을 마련함과 함께 좌우 대칭으로 하는 것으로 했다. 이에 의해, 공기의 흐름은 사행하지 않고, 배가스와의 열교환이 억제되어, 공기의 온도 상승이 억제되므로, 수첨 탈류기(100)의 온도가 전체적으로 저하한다. 도 2의 HM54의 란에 나타내는 바와 같이, 수첨 탈류 촉매가 보다 효과적으로 탈류할 수 있는 200~320℃의 온도로 유지할 수 있다.In the fuel cell module 1 according to the seventh embodiment, a space is provided in the central portion 622 of the partition portion 620 and left and right symmetrical. Thereby, the flow of air is not skewed, the heat exchange with the flue gas is suppressed, and the temperature rise of the air is suppressed, so that the temperature of the hydrogenator deaerator 100 is lowered as a whole. As shown in the column of HM54 in Fig. 2, the temperature can be maintained at 200 to 320 DEG C at which the hydrogenation desulfurization catalyst can be desorbed more effectively.

(제8 실시형태)(Eighth embodiment)

제8 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 탈류 연료 가스관에 제1 오리피스와, 제1 필터를 배치한 점에서 제6 실시형태와 상위하다. 이하에, 제6 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the eighth embodiment is different from the sixth embodiment in that a first orifice and a first filter are disposed in a desulfurized fuel gas pipe. Hereinafter, differences from the sixth embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 9는, 제8 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 9의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 9의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제6 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.9 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 9 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the eighth embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same reference numerals are assigned to the same configurations as those of the sixth embodiment, and a description thereof is omitted.

이 도 9의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 탈류 연료 가스관(102)에 제1 오리피스(120)와, 제1 필터(122)가 배치되어 있다. 제1 오리피스(120)는, 스로틀 요소이고, 탈류 연료 가스관(102) 내의 흐름을 조정하여, 탈류 연료 가스관(102) 내를 저압으로 한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 제1 오리피스(120)가 제1 스로틀 요소에 대응한다.9 (a) and 9 (b), the first orifice 120 and the first filter 122 are disposed in the desulfurized fuel gas pipe 102. The first orifice 120 is a throttle element and regulates the flow in the desulfurized fuel gas pipe 102 to make the pressure in the desulfurized fuel gas pipe 102 low. In the present embodiment, the first orifice 120 corresponds to the first throttle element.

제1 필터(122)는, 철망이나 블랭킷 단열재 등으로 구성되어 있다. 제1 필터(122)는, 수첨 탈류기(100)의 출구와 제1 오리피스(120) 사이에 배치되어 있다. 제어부(900)는, 연료 블로어(106)의 구동을 제어한다.The first filter 122 is composed of a wire mesh or a blanket insulation material. The first filter (122) is disposed between the outlet of the hydrogen desulfurizer (100) and the first orifice (120). The control unit 900 controls the driving of the fuel blower 106.

(작용)(Action)

제1 오리피스(120)는, 탈류 연료 가스관(102) 내의 흐름을 억제함으로써, 연료 블로어(106)에 의한 연료 가스의 맥동을 저감한다. 또한, 연료 전지 모듈(1)의 발전이 정지하면, 산소 함유 가스가 셀 스택(300) 및 개질기(200)를 통과해서, 수첨 탈류기(100)에 확산해 온다. 이들 산소 함유 가스는, 연소부(400)에 잔존하는 산소 함유 가스, 및 공기 예열 유로부(600)를 통해 연료 전지 모듈(1)에 들어오는 산소 함유 가스이다. 이 경우, 제1 오리피스(120)가, 수첨 탈류기(100)에의 산소의 확산을 저해한다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)에의 산소 함유 가스의 혼입이 억제된다. 또한, 수첨 탈류기(100)는, 수소로 환원된 상태에서 이용된다. 이 때문에, 발전 정지할 때마다 산소가 많이 혼입하면, 수첨 탈류 촉매의 열화로 이어진다.The first orifice 120 reduces the pulsation of the fuel gas by the fuel blower 106 by suppressing the flow in the desulfurized fuel gas pipe 102. When the power generation of the fuel cell module 1 is stopped, the oxygen-containing gas passes through the cell stack 300 and the reformer 200 and diffuses into the hydrogenator deaerator 100. These oxygen-containing gases are the oxygen-containing gas remaining in the combustion section 400 and the oxygen-containing gas entering the fuel cell module 1 through the air preheating passage section 600. In this case, the first orifice 120 inhibits the diffusion of oxygen into the hydrogenator deaerator 100. Thereby, mixing of the oxygen-containing gas into the hydrogenator deaerator 100 is suppressed. In addition, the hydrogen desulfurizer 100 is used in a state of being reduced with hydrogen. For this reason, when a large amount of oxygen is mixed every time when power generation is stopped, the hydrogenation desulfurization catalyst is deteriorated.

제1 필터(122)는, 탈류한 연료 가스의 흐름과 함께 유출하는 수첨 탈류 촉매의 가루를 흡수한다. 이에 의해, 수첨 탈류 촉매의 가루에 의한 제1 오리피스(120)의 폐색이 억제된다.The first filter 122 absorbs the powder of the hydrogenation desulfurization catalyst which flows out together with the flow of the desulfurized fuel gas. As a result, the clogging of the first orifice 120 due to the powder of the hydrogenation desulfurization catalyst is suppressed.

도 10에 의거하여, 발전 정지 후에 있어서의 연료 블로어(106)의 구동 제어 에 대해 설명한다. 도 10은, 연료 블로어(106)의 구동 제어의 플로우 차트를 나타내는 도면이다. 이 도 10에 나타내는 바와 같이, 우선, 제어부(900)는, 발전의 정지 후에, 연료 블로어(106)의 구동을 정지한다(스텝 S10). 이에 의해, 수첨 탈류기(100)에의 연료 가스의 공급이 정지된다.The drive control of the fuel blower 106 after power generation is stopped will be described with reference to Fig. 10 is a diagram showing a flow chart of drive control of the fuel blower 106. Fig. As shown in Fig. 10, first, the control unit 900 stops driving the fuel blower 106 after the power generation is stopped (step S10). Thereby, the supply of the fuel gas to the hydrogenator deaerator 100 is stopped.

다음으로, 제어부(900)는, 재료 가스의 공급 정지로부터 소정 시간이 경과했는지의 여부를 판정한다(스텝 S12). 소정 시간이 경과했을 경우(스텝 S12：YES), 제어부(900)는, 연료 블로어(106)의 구동을 재개하여, 연료 가스를 수첨 탈류기(100)에 공급한다(스텝 S14). 1회의 공급량은, 예를 들면 수첨 탈류기(100)와 개질기(200)의 용적분이다. 1회당 공급량이 지나치게 많으면, 상온에서 수첨 탈류기(100)가 탈류하기 때문에 수첨 탈류 촉매의 소모가 커진다.Next, the control unit 900 determines whether or not a predetermined time has elapsed from the supply stop of the material gas (step S12). When the predetermined time has elapsed (step S12: YES), the control unit 900 resumes driving the fuel blower 106 and supplies the fuel gas to the hydrogen desulfurizer 100 (step S14). The supply amount per one time is, for example, the volume of the hydrogen desulfurizer (100) and the reformer (200). If the supply amount per one time is excessively large, the hydrogen desulfurizer (100) is desorbed at room temperature, so that consumption of the hydrogen desulfurization catalyst becomes large.

다음으로, 연소부(400)에 공기를 공급하고(스텝 S16), 처리를 종료한다. 이에 의해, 연료 가스가 연료 전지 모듈(1) 내에 충만하지 않도록 한다.Next, air is supplied to the combustion section 400 (step S16), and the process is terminated. Thereby, the fuel gas is prevented from being filled in the fuel cell module 1.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제8 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 탈류 연료 가스관(102)에 제1 오리피스(120)를 배치하는 것으로 했다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)에 산소 함유 가스가 혼입하기 어렵게 되어, 수첨 탈류 촉매의 열화를 억제할 수 있다. 제1 오리피스(120)는, 탈류 연료 가스관(102) 내의 흐름을 억제함으로써, 연료 블로어(106)에 의한 연료 가스의 맥동을 저감한다. 또한, 탈류 연료 가스관(102)에 있어서, 수첨 탈류기(100)의 출구와 제1 오리피스(120) 사이에 제1 필터(122)를 배치하는 것으로 했다. 이에 의해, 수첨 탈류 촉매의 가루가 제1 오리피스(120)를 폐색하는 것을 억제할 수 있다.As described above, in the fuel cell module 1 according to the eighth embodiment, the first orifice 120 is disposed in the desulfurized fuel gas pipe 102. This makes it difficult for the oxygen-containing gas to mix with the hydrogen desulfurizer 100, and it is possible to suppress deterioration of the hydrogenation desulfurization catalyst. The first orifice 120 reduces the pulsation of the fuel gas by the fuel blower 106 by suppressing the flow in the desulfurized fuel gas pipe 102. In the desulfurized fuel gas pipe 102, the first filter 122 is disposed between the outlet of the hydrogen desulfurizer 100 and the first orifice 120. As a result, it is possible to prevent the powder of the hydrogenation desulfurization catalyst from clogging the first orifice 120.

수첨 탈류기(100)에의 연료 가스의 공급을 정지하고, 수첨 탈류기(100)에 산소가 확산해서 도달할 때까지의 일정 시간이 지나고 나서, 연료 가스를 수첨 탈류기(100)에 공급하는 것으로 했다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)로부터 개질기(200)까지 연료 가스로 충만 가능하다. 이것을 반복함에 의해, 발전 정지 중에 수첨 탈류기(100)에 산소 함유 가스가 들어가는 것이 억제되어, 수첨 탈류기(100)의 열화를 억제할 수 있다.By stopping the supply of the fuel gas to the hydrogen desulfurizer 100 and supplying the fuel gas to the hydrogen desulfurizer 100 after a predetermined time elapses until oxygen reaches the hydrogen turbulator 100 by diffusion did. As a result, the hydrogen gas from the hydrogen eliminator 100 to the reformer 200 can be filled with the fuel gas. By repeating this, it is possible to suppress the introduction of the oxygen-containing gas into the hydrogenator deaerator 100 during power generation stoppage, thereby suppressing deterioration of the hydrogenator deaerator 100. [

(제9 실시형태)(Ninth embodiment)

제9 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 개질기에의 수공급관에 수칸막이판을 설치한 점에서 제8 실시형태와 상위하다. 이하에, 제8 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module 1 according to the ninth embodiment is different from the eighth embodiment in that a partition plate is provided in the water supply pipe to the reformer. Hereinafter, differences from the eighth embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 11은, 제9 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 11의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 11의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제8 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.11 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 11 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the ninth embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the eighth embodiment, and a description thereof will be omitted.

이 도 11의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 수칸막이판(1000)은, 탈류 연료 가스관(102)과 수공급관(202)과의 합류부(203)보다도 개질기(200)측의 수공급관(202)에 배치되어 있다. 또한, 수칸막이판(1000)의 상부에는 구멍부가 형성되고, 하부에는 구멍부가 형성되어 있지 않다.11 (a) and 11 (b), the partition plate 1000 is formed so as to be located at a position closer to the reformer 200 side than the junction 203 between the desulfurized fuel gas pipe 102 and the water supply pipe 202 And is disposed in the water supply pipe 202. In addition, a hole is formed in the upper part of the partition plate 1000, and no hole is formed in the lower part.

(작용)(Action)

연료 가스의 공급을 정지하고 나서 일정 시간 지나고 나서, 액체의 물을 수공급관(202)으로부터 공급한다. 이에 의해, 개질기(200)에의 물의 유입을 방지함과 함께, 탈류 연료 가스관(102)의 수평 부분에 물을 공급한다. 이에 의해, 탈류 연료 가스관(102) 및 제1 오리피스(120)의 각각은, 물에의 모관력에 의해 폐색한다. 또한, 물의 공급은, 도 10에 나타낸 일정량의 공기 공급 후에 행해도 된다.After a certain period of time after stopping the supply of the fuel gas, liquid water is supplied from the water supply pipe 202. As a result, water is prevented from flowing into the reformer 200 and water is supplied to the horizontal portion of the desulfurized fuel gas pipe 102. As a result, each of the desulfurized fuel gas pipe 102 and the first orifice 120 is closed by the flow of water. The supply of water may be performed after supplying a predetermined amount of air as shown in Fig.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제9 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 탈류 연료 가스관(102)과 수공급관(202)과의 합류부(203)보다도 개질기(200)측의 수공급관(202)에 수칸막이판(1000)을 배치하는 것으로 했다. 이에 의해, 액체의 물이 수칸막이판(1000)보다도 개질기(200)측에 흐르는 것이 억제되기 때문에, 효율적으로 탈류 연료 가스관(102)에 물을 모을 수 있다. 이 때문에, 수첨 탈류기(100)의 출구를 밀봉할 수 있어, 수첨 탈류 촉매의 산화를 방지할 수 있다.As described above, the fuel cell module 1 according to the ninth embodiment is configured such that the water supply pipe 202 on the side of the reformer 200 is connected to the downstream side of the merging portion 203 of the desulfurized fuel gas pipe 102 and the water supply pipe 202 The partition plate 1000 is disposed. By this, it is possible to efficiently collect the water in the desulfurized fuel gas pipe 102 since the liquid water is prevented from flowing to the reformer 200 side rather than the water partition plate 1000. Therefore, the outlet of the hydrogen desulfurizer (100) can be sealed, and oxidation of the hydrogenation desulfurization catalyst can be prevented.

또한, 수칸막이판(1000)을 이용하지 않아도, 개질기(200)가 수공급관(202)의 흐름 방향을 향해 아래로 경사져 있는 것이 없으면, 개질기(200)측으로 물이 흐르는 것은 억제된다. 개질기(200)의 기울기에는, 제조 편차가 있으므로, 수칸막이판(1000)에 의해, 개질기(200)의 기울기의 제조 편차를 허용하기 쉬워져, 제조의 수율을 향상시킬 수 있다.Further, even if the partition plate 1000 is not used, the flow of water to the reformer 200 side is suppressed unless the reformer 200 is inclined downward toward the flow direction of the water supply pipe 202. Since the slope of the reformer 200 has manufacturing variations, manufacturing deviation of the slope of the reformer 200 is easily allowed by the partition plate 1000, and the yield of production can be improved.

(제10 실시형태)(Tenth Embodiment)

제10 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 수소 가스관으로부터 분기해서 수첨 탈류기에 수소 함유 가스를 공급하는 리사이클관을 설치한 점에서 제9 실시형태와 상위하다. 이하에, 제9 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the tenth embodiment is different from the ninth embodiment in that a recycle pipe for branching from the hydrogen gas pipe and supplying the hydrogen-containing gas to the hydrogen desulfurizer is provided. Hereinafter, differences from the ninth embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 12는, 제10 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 12의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 12의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제9 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.12 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 12 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the tenth embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same reference numerals are assigned to the same constituent elements as those of the ninth embodiment, and a description thereof will be omitted.

이 도 12의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 리사이클관(1100)은, 수소 가스관(204)으로부터 분기해서 연료 가스관(104)에 연통하고 있다. 개질기(200)는, 리사이클관(1100)을 통해, 수소 함유 가스의 일부를 수첨 탈류기(100)에 공급한다. 또한, 리사이클관(1100)은, 합류부(1102)에서 연료 가스관(104)에 합류한다.12 (a) and 12 (b), the recycle pipe 1100 branches from the hydrogen gas pipe 204 and communicates with the fuel gas pipe 104. The reformer 200 supplies a part of the hydrogen-containing gas to the hydrogenator deaerator 100 through the recycle pipe 1100. In addition, the recycle pipe 1100 joins the fuel gas pipe 104 at the merging portion 1102. [

또한, 리사이클관(1100)에는, 드레인 트랩(1104)과, 폐지(閉止) 밸브(1106)와, 제2 오리피스(1108)와, 제2 필터(1110)가 배치되어 있다.A drain trap 1104, a closing valve 1106, a second orifice 1108, and a second filter 1110 are disposed in the recycle pipe 1100.

드레인 트랩(1104)은, 응축수(凝縮水)를 배수한다. 드레인 트랩(1104)은, 제2 오리피스(1108)보다도 상류에 배치된다. 폐지 밸브(1106)는, 리사이클관(1100)을 폐지한다. 제2 오리피스(1108)는, 합류부(1102)보다도 상류측에 배치되고, 리사이클관(1100) 내의 흐름의 변동을 억제한다. 제2 필터(1110)는, 제2 오리피스(1108)보다도 상류측에 배치되고, 철망이나 블랭킷 단열재 등으로 구성된다.The drain trap 1104 drains the condensed water (condensed water). The drain trap 1104 is disposed upstream of the second orifice 1108. The disposal valve 1106 closes the recycle pipe 1100. The second orifice 1108 is disposed on the upstream side of the merging portion 1102 and suppresses the fluctuation of the flow in the recycle pipe 1100. The second filter 1110 is disposed on the upstream side of the second orifice 1108 and is formed of a wire mesh or a blanket thermal insulation material.

연료 가스관(104)에는, 제3 오리피스(1112)와, 제3 필터(1114)가 배치되어 있다. 제3 오리피스(1112)는, 연료 가스관(104)에 있어서 합류부(1102)보다도 상류측에 배치되어 있다. 제3 필터(1114)는, 연료 가스관(104)에 있어서, 제3 오리피스(1112)보다도 상류측에 배치되어 있다.In the fuel gas pipe 104, a third orifice 1112 and a third filter 1114 are disposed. The third orifice 1112 is disposed on the upstream side of the merging portion 1102 in the fuel gas pipe 104. The third filter 1114 is arranged on the upstream side of the third orifice 1112 in the fuel gas pipe 104.

또한, 본 실시형태에서는, 제2 오리피스(1108)가 제2 스로틀 요소에 대응하고, 제3 오리피스(1112)가 제3 스로틀 요소에 대응한다.In the present embodiment, the second orifice 1108 corresponds to the second throttle element and the third orifice 1112 corresponds to the third throttle element.

(작용)(Action)

리사이클관(1100)을 통해 개질기(200)에서 생성한 수소 함유 가스를 수첨 탈류기(100)에 공급한다. 이 때문에, 수소를 외부로부터 공급하지 않고, 일반적인 도시가스나 석유액화가스 LPG를 발전에 이용할 수 있다.The hydrogen-containing gas generated by the reformer 200 is supplied to the hydrogenator deaerator 100 through the recycle pipe 1100. Therefore, it is possible to use general city gas or LPG for power generation without supplying hydrogen from the outside.

개질기(200)에서는 물을 사용해서 개질하기 때문에, 수소 함유 가스에는 여분의 수증기가 포함되어 있다. 이 때문에, 냉각되면 개질기(200)로부터 응축수가 유출한다. 드레인 트랩(1104)은, 개질기(200)로부터 유출하는 응축수를 배출할 수 있다. 이 경우, 수소 함유 가스는 배출되지 않는다.In the reformer 200, since water is used for reforming, the hydrogen-containing gas contains extra water vapor. Therefore, the condensed water flows out from the reformer 200 when cooled. The drain trap 1104 can discharge the condensed water flowing out from the reformer 200. In this case, the hydrogen-containing gas is not discharged.

폐지 밸브(1106)는, 수소가 충분히 생성하지 못하는 기동 승온 직후 등에 폐지한다. 제2 오리피스(1108)는, 수소 함유 가스를 연료 블로어(106)가 지나치게 흡인하지 않도록 조절한다. 제2 필터(1110)는 드레인 트랩(1104)에서 배출하지 못한 응축수가 제2 오리피스(1108)를 폐색하는 것을 억제한다.The dismount valve 1106 is abolished immediately after the startup temperature rise in which hydrogen is not sufficiently generated. The second orifice 1108 regulates the hydrogen-containing gas so that the fuel blower 106 does not excessively suck. The second filter 1110 suppresses the condensed water that has not been discharged from the drain trap 1104 from obstructing the second orifice 1108.

제3 오리피스(1112)는, 연료 블로어(106)가 흡인하는 연료 가스의 양을 조절한다. 제3 필터(1114)는 도시가스나 LPG에 포함되는 증기의 응축수가 제3 오리피스(1112)를 폐색하는 것을 억제한다.The third orifice 1112 regulates the amount of the fuel gas sucked by the fuel blower 106. The third filter 1114 suppresses the condensation water of the steam contained in the city gas or LPG from obstructing the third orifice 1112.

(효과)(effect)

이상과 같이, 제10 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은, 수소 가스관(204)으로부터 분기해서 수첨 탈류기(100)에 수소 함유 가스를 공급하는 리사이클관(1100)을 설치하는 것으로 했다. 이에 의해, 수소를 외부로부터 공급하지 않고, 일반적인 도시가스나 석유액화가스 LPG를 발전에 이용할 수 있다.As described above, in the fuel cell module 1 according to the tenth embodiment, the recycle pipe 1100 for branching from the hydrogen gas pipe 204 and supplying the hydrogen-containing gas to the hydrogen desulfurizer 100 is provided. As a result, general city gas or LPG can be used for power generation without supplying hydrogen from the outside.

또한, 리사이클관(1100)에 제2 오리피스(1108)를 배치하고, 연료 가스관(104)에 제3 오리피스(1112)를 배치하는 것으로 했다. 이에 의해, 리사이클관(1100) 및 연료 가스관(104) 각각의 압손을 조정 가능하다. 이 때문에, 리사이클관(1100) 및 연료 가스관(104) 각각으로부터 공급되는 연료 가스와 수소 함유 가스의 비율을 조정할 수 있다.It is also assumed that the second orifice 1108 is disposed in the recycle pipe 1100 and the third orifice 1112 is disposed in the fuel gas pipe 104. Thus, the pressure loss of each of the recycle pipe 1100 and the fuel gas pipe 104 can be adjusted. Therefore, the ratio of the fuel gas and the hydrogen-containing gas supplied from each of the recycle pipe 1100 and the fuel gas pipe 104 can be adjusted.

또한, 폐지 밸브(1106)를 폐지함에 의해, 셀 스택(300)에 공급되는 수소 함유 가스의 양을 조정할 수 있다. 이에 의해, 수소가 충분히 생성되지 못하는 기동 직후 등에 셀 스택(300)에 공급되는 수소 함유 가스의 양을 증가시켜, 연소부(400)에 공급하는 기동 승온 시간을 짧게 할 수 있다.Further, by abolishing the dismount valve 1106, the amount of the hydrogen-containing gas supplied to the cell stack 300 can be adjusted. Thus, the amount of the hydrogen-containing gas supplied to the cell stack 300, for example, immediately after startup, in which hydrogen is not sufficiently generated, can be increased, and the startup raising time for supplying the combustion section 400 can be shortened.

(제11 실시형태)(Eleventh Embodiment)

제11 실시형태에 따른 연료 전지 모듈은, 수첨 탈류기를 가열하는 히터를 구비하는 점에서 제1 실시형태와 상위하다. 이하에, 제1 실시형태와의 상위점을 설명한다.The fuel cell module according to the eleventh embodiment is different from the first embodiment in that it has a heater for heating the hydrogen desulfurizer. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

(구성)(Configuration)

도 13은, 제11 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 13의 (a)는, 연료 전지 모듈(1)의 측면 단면도이고, 또한, 도 13의 (b)는, 연료 전지 모듈(1)의 정면 단면도이다. 제1 실시형태와 동등한 구성에는, 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다. 또한, 수첨 탈류기(100)의 촉매실(110, 112, 114)의 구성은, 히터(1116)의 설명을 위해, 기재를 생략하고 있다. 예를 들면, 히터(1116)는 수첨 탈류기가 저온으로 되기 쉬운 수첨 탈류기(100)나 공기 예열 유로부(600)의 상류에 면하도록 배치된다.13 (a) is a side sectional view of the fuel cell module 1, and Fig. 13 (b) is a cross-sectional view of the fuel cell module 1 according to the eleventh embodiment. Is a front sectional view of the fuel cell module 1. Fig. The same reference numerals are assigned to the same constituent elements as those of the first embodiment, and a description thereof is omitted. The catalyst chambers 110, 112 and 114 of the hydrogen desulfurizer 100 are omitted from the description of the heater 1116 for the sake of explanation. For example, the heater 1116 is arranged so as to face the hydrogenator deaerator 100, which is susceptible to a low temperature, and the air warming passage portion 600, upstream of the air heater preheating passage portion 600.

이 도 13의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 히터(1116)는, 수첨 탈류기(100)를 가열한다. 이 히터(1116)는 수첨 탈류기(100)에 접해 배치된다. 이 경우, 고성능 벽면 단열재(800), 저성능 벽면 단열재(802), 및 동판(806)을 배치하지 않아도 된다.13 (a) and 13 (b), the heater 1116 heats the hydrogen desulfurizer 100. The heater 1116 is placed in contact with the hydrogen desulfurizer 100. In this case, the high-performance wall insulator 800, the low-performance wall insulator 802, and the copper plate 806 need not be disposed.

(작용)(Action)

히터(1116)는, 수첨 탈류기(100)의 내부에 설치한 열전대의 온도(예를 들면 도 1에서 나타낸 열전대로 측정)에 의거하여, 제어부(900)에 의해 제어된다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)의 내부 온도를 계측하면서, 수첨 탈류기(100)의 온도를 조정 가능하다.The heater 1116 is controlled by the control unit 900 based on the temperature of the thermocouple provided inside the hydrogenator deaerator 100 (for example, measured by the thermocouple shown in Fig. 1). Thereby, the temperature of the hydrogenator deaerator 100 can be adjusted while measuring the internal temperature of the hydrogenator deaerator 100.

(효과)(effect)

제11 실시형태에 따른 연료 전지 모듈(1)은 수첨 탈류기(100)를 가열하는 히터(1116)를 구비하는 것으로 했다. 이에 의해, 수첨 탈류기(100)의 온도가 상승하도록 히터(1116)로 가열할 수 있어, 수첨 탈류 촉매 내부의 온도 조정을 할 수 있다. 이 때문에, 최적으로 탈류할 수 있는 200~320℃의 온도에 근접시킬 수 있다. 또한, 운전 초기에서도 효율적으로 연료 전지 모듈(1)에서의 발전이 가능하다.The fuel cell module 1 according to the eleventh embodiment is provided with the heater 1116 for heating the hydrogen desulfurizer 100. [ Thereby, the heater 1116 can be heated to raise the temperature of the hydrogenator deaerator 100, and the temperature inside the hydrogenation removing catalyst can be adjusted. Therefore, the temperature can be brought close to the temperature of 200 to 320 DEG C at which desalting can be optimally performed. In addition, power generation in the fuel cell module 1 can be efficiently performed even at the beginning of operation.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규한 실시형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형예는, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허의 청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, these embodiments are provided by way of example only and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and alterations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications are included in the scope of the invention and the scope of the invention, and are included in the scope of equivalents of the invention described in the claims of the patent.

1：연료 전지 모듈, 100：수첨 탈류기, 102：탈류 연료 가스관, 120：제1 오리피스, 122：제1 필터, 200：개질기, 202：수공급관, 300：셀 스택, 500：배가스 유로부, 600：공기 예열 유로부, 601：공기 입구관, 700：수납 용기, 800：고성능 벽면 단열재, 802：저성능 벽면 단열재, 804：고성능 벽면 단열재, 806：동판, 1000：수칸막이판, 1100：리사이클관, 1102：합류부, 1104：드레인 트랩, 1108：제2 오리피스, 1110：제2 필터, 1112：제3 오리피스, 1114：제3 필터, 1116：히터The present invention relates to a fuel cell module and a method for manufacturing the same. The fuel cell module includes a hydrogen desulfurizer, a desulfurized fuel gas pipe, a first orifice, a first filter, a reformer, 600: air preheating channel portion, 601: air inlet pipe, 700: storage container, 800: high performance wall insulation, 802: low performance wall insulation, 804: high performance wall insulation, 806: copper plate, 1000: A second orifice 1110 a second filter 1112 a third orifice 1114 a third filter 1116 a heater

Claims (12)

수첨(水添) 탈류(脫硫) 촉매에 의해 연료 가스를 탈류하는 수첨 탈류기와,
상기 탈류한 연료 가스를 사용해서 수소 함유 가스를 생성하는 개질기와,
복수의 연료 전지 셀을 적층해서 구성되는 셀 스택으로서, 상기 수소 함유 가스와 산소 함유 가스를 사용해서 발전하는 셀 스택과,
상기 셀 스택에서 소비되지 않은 상기 수소 함유 가스 및 상기 산소 함유 가스의 연소로 생긴 배가스(exhaust gas)를 배출하는 배가스 유로부와,
상기 배가스 유로부와 인접해 배치되고, 당해 배가스 유로부와의 열교환에 의해 상기 산소 함유 가스를 예열하는 공기 예열 유로부로서, 상기 수첨 탈류기와 상기 셀 스택 사이에 배치되는 공기 예열 유로부
를 구비하는 연료 전지 모듈.A hydrogen desulfurizer for desorbing the fuel gas by a hydrogenation desulfurization catalyst,
A reformer for generating a hydrogen-containing gas by using the desulfurized fuel gas,
1. A cell stack comprising a plurality of fuel cell units stacked thereon, the cell stack comprising: a cell stack generating electricity using the hydrogen containing gas and the oxygen containing gas;
An exhaust gas flow path for exhausting the exhaust gas generated by the combustion of the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas not consumed in the cell stack,
An air preheating flow path portion disposed adjacent to the exhaust gas flow path portion and preheating the oxygen-containing gas by heat exchange with the exhaust gas flow path portion, wherein the air preheating flow path portion disposed between the hydrogen desulfurizer and the cell stack
And a fuel cell. 제1항에 있어서,
상기 공기 예열 유로부는, 상기 수첨 탈류기와 직접 또는 벽면 단열재를 개재해서 접하는 연료 전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the air preheating flow path portion is in contact with the hydrogen desulfurizer directly or through a wall insulating material. 제2항에 있어서,
상기 공기 예열 유로부의 적어도 일부는, 상기 배가스 유로부를 개재해서 상기 셀 스택의 일 측면을 덮는 평판상(平板狀)의 중공 형상이고, 상기 수첨 탈류기에 전도하는 열분포를 균일화시키는 유로를 갖는 연료 전지 모듈.3. The method of claim 2,
Wherein at least a portion of the air preheating channel portion is a flat plate-like hollow shape covering a side surface of the cell stack via the exhaust gas channel portion and has a flow path for uniformizing heat distribution to be conducted to the hydrogen desulfurizer, . 제3항에 있어서,
상기 공기 예열 유로부는, 상기 셀 스택의 중앙부를 따라 흐르는 상기 산소 함유 가스의 양이, 상기 셀 스택의 단부를 따라 흐르는 상기 산소 함유 가스의 양보다도 많아지는 유로를 갖는 연료 전지 모듈.The method of claim 3,
Wherein the air preheating passage portion has a flow path in which the amount of the oxygen-containing gas flowing along the center portion of the cell stack is larger than the amount of the oxygen-containing gas flowing along the end portion of the cell stack. 제3항에 있어서,
상기 공기 예열 유로부는, 상기 평판상의 중공 형상에 있어서의 중앙부의 하부에 외부로부터 상기 산소 함유 가스가 유입하는 입구부를 갖고, 상부를 향해 사행(蛇行)하는 유로를 갖는 연료 전지 모듈. The method of claim 3,
Wherein the air preheating flow path portion has an inlet portion through which the oxygen-containing gas flows from the outside to the lower portion of the center portion in the hollow shape on the flat plate, and has a flow path that meanders toward the upper portion. 제1항에 있어서,
상기 수첨 탈류기와 상기 개질기를 연통하는 탈류 연료 가스관에 배치되는 제1 스로틀 요소와,
상기 탈류 연료 가스관의 상기 제1 스로틀 요소와 상기 수첨 탈류기 사이에 배치되는 제1 필터
를 더 구비하는 연료 전지 모듈.The method according to claim 1,
A first throttle element disposed in a desulfurized fuel gas pipe communicating with the hydrogen desulfurizer and the reformer,
A first filter disposed between the first throttle element of the desulfurized fuel gas pipe and the hydrogen desulfurizer;
The fuel cell module further comprising: 제1항에 있어서,
상기 수첨 탈류기는, 상기 수첨 탈류 촉매가 충전되어 있지 않은 개소로부터 상기 연료 가스가 공급 또는 배출되는 연료 전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the hydrogen gas desulfurizer supplies or discharges the fuel gas from a portion where the hydrogen desulfurization catalyst is not charged. 제1항에 있어서,
상기 개질기에 물을 공급하는 수(水)공급관과,
상기 수첨 탈류기와 상기 개질기 사이를 연통하는 탈류 연료 가스관으로서, 상기 수공급관과 개질기 내부에서 합류하는 탈류 연료 가스관
을 더 구비하고,
상기 탈류 연료 가스관은, 모관력(毛管力)에 의해 물을 폐색할 수 있는 가늘기이고, 상기 수첨 탈류기에의 상기 연료 가스의 공급 정지 후에, 상기 수공급관으로부터 물이 공급되는 연료 전지 모듈.The method according to claim 1,
A water supply pipe for supplying water to the reformer,
A desulfurized fuel gas pipe communicating between the hydrogen desulfurizer and the reformer, wherein the desulfurized fuel gas pipe joining the water supply pipe and the reformer,
Further comprising:
Wherein the desulfurized fuel gas pipe is a thinner capable of occluding water by a capillary force and water is supplied from the water supply pipe after stopping supply of the fuel gas to the hydrogen desulfurizer. 제8항에 있어서,
상부에 구멍부를 갖는 수(水)칸막이판으로서, 상기 개질기 내부의 상류에 배치되는 수칸막이판을 더 구비하는 연료 전지 모듈.9. The method of claim 8,
And a water partitioning plate having a hole portion at an upper portion thereof, the fuel cell module further comprising a partitioning plate disposed upstream of the interior of the reformer. 제1항에 있어서,
상기 수첨 탈류기에의 상기 연료 가스의 공급 정지로부터 소정 시간이 지나고 나서, 소정 양의 상기 연료 가스를 상기 수첨 탈류기에 공급하는 연료 전지 모듈.The method according to claim 1,
And a predetermined amount of the fuel gas is supplied to the hydrogen desulfurizer after a predetermined period of time has elapsed from the supply stop of the fuel gas to the hydrogen desulfurizer. 제1항에 있어서,
상기 수첨 탈류기에 상기 연료 가스를 공급하는 연료 가스관과,
상기 개질기가 생성한 상기 수소 함유 가스의 일부를 수첨 탈류기에 공급하는 리사이클관으로서, 상기 연료 가스관에 개질기에서 합류하는 리사이클관과,
상기 리사이클관 내의 응축수를 배출하는 드레인 트랩과,
상기 리사이클관의 상기 개질기보다도 하류측에 배치되는 제2 스로틀 요소와,
상기 리사이클관의 상기 제2 스로틀 요소보다도 상류측에 배치되는 제2 필터와,
상기 개질기보다도 상류측에 있어서의 상기 연료 가스관에 배치되는 제3 스로틀 요소와,
상기 제3 스로틀 요소보다도 상류측에 있어서의 상기 연료 가스관에 배치되는 제3 필터
를 구비하는 연료 전지 모듈.The method according to claim 1,
A fuel gas pipe for supplying the fuel gas to the hydrogen desulfurizer,
A recycle tube for supplying a part of the hydrogen-containing gas produced by the reformer to a hydrogenator deaerator,
A drain trap for discharging condensed water in the recycle tube,
A second throttle element disposed on a downstream side of the reformer of the recycle tube,
A second filter disposed upstream of the second throttle element of the recycle tube,
A third throttle element disposed in the fuel gas pipe upstream of the reformer,
A third filter disposed in the fuel gas pipe on an upstream side of the third throttle element,
And a fuel cell. 제1항에 있어서,
상기 공기 예열 유로부와 상기 수첨 탈류기 사이에 배치된 히터를 더 구비하고,
상기 수첨 탈류기 내의 적어도 1개 이상의 온도계에 의거하여 상기 히터의 온도가 조정되는 연료 전지 모듈.The method according to claim 1,
Further comprising a heater disposed between the air preheating channel portion and the hydrogen desulfurizer,
And the temperature of the heater is adjusted based on at least one or more thermometers in the hydrogen desulfurizer.
KR1020170078375A 2016-08-31 2017-06-21 Fuel cell module KR101929801B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016169802 2016-08-31
JPJP-P-2016-169802 2016-08-31
JP2017102843A JP6982407B2 (en) 2016-08-31 2017-05-24 Fuel cell module
JPJP-P-2017-102843 2017-05-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180025156A true KR20180025156A (en) 2018-03-08
KR101929801B1 KR101929801B1 (en) 2018-12-17

Family

ID=61626353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170078375A KR101929801B1 (en) 2016-08-31 2017-06-21 Fuel cell module

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6982407B2 (en)
KR (1) KR101929801B1 (en)
DK (1) DK3291348T3 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7256710B2 (en) * 2019-07-10 2023-04-12 株式会社東芝 Air intake preheating device and fuel cell power generation system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090118865A (en) * 2008-05-14 2009-11-18 신닛뽄세키유 가부시키가이샤 Desulfurizing device, fuel cell system and reforming system
JP2012198994A (en) * 2011-03-18 2012-10-18 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel battery and operating method of the same
JP2014107187A (en) * 2012-11-29 2014-06-09 Panasonic Corp Solid oxide fuel cell system
JP2015015094A (en) * 2013-07-03 2015-01-22 株式会社デンソー Fuel cell device
JP2016095943A (en) * 2014-11-12 2016-05-26 東芝燃料電池システム株式会社 Fuel cell system
US20160213862A1 (en) * 2015-01-27 2016-07-28 Becton, Dickinson And Company Iv set having an air stop membrane

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7063732B2 (en) * 2003-07-28 2006-06-20 Fuelcell Energy, Inc. High-capacity sulfur adsorbent bed and gas desulfurization method
JP2005259663A (en) * 2004-03-15 2005-09-22 Ebara Ballard Corp Fuel cell power generation method and fuel cell power generation system
JP2009076365A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Petroleum Energy Center Fuel cell device
JP5265277B2 (en) * 2008-09-08 2013-08-14 本田技研工業株式会社 Desulfurization equipment
JP6140497B2 (en) * 2013-03-26 2017-05-31 京セラ株式会社 Fuel cell device and fuel cell system
US10461341B2 (en) * 2013-12-19 2019-10-29 Panasonic Corporation Fuel cell system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090118865A (en) * 2008-05-14 2009-11-18 신닛뽄세키유 가부시키가이샤 Desulfurizing device, fuel cell system and reforming system
JP2012198994A (en) * 2011-03-18 2012-10-18 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel battery and operating method of the same
JP2014107187A (en) * 2012-11-29 2014-06-09 Panasonic Corp Solid oxide fuel cell system
JP2015015094A (en) * 2013-07-03 2015-01-22 株式会社デンソー Fuel cell device
JP2016095943A (en) * 2014-11-12 2016-05-26 東芝燃料電池システム株式会社 Fuel cell system
US20160213862A1 (en) * 2015-01-27 2016-07-28 Becton, Dickinson And Company Iv set having an air stop membrane

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018041718A (en) 2018-03-15
DK3291348T3 (en) 2020-11-16
JP6982407B2 (en) 2021-12-17
KR101929801B1 (en) 2018-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4906242B2 (en) How to shut down the fuel cell
US8500875B2 (en) Desulfurizer
JP6361875B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP7263212B2 (en) Fuel cell module and fluid supply device used therefor
JP2015195188A (en) fuel cell system
US10700374B2 (en) High-temperature operating fuel cell system
KR101929801B1 (en) Fuel cell module
JP2013023421A (en) Hydrogen generator
JP6394871B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP6372660B2 (en) Solid oxide fuel cell device
CA2972196C (en) A fuel cell module with enhanced efficiency of desulfurization in a hydrodesulfurizer
KR20110118562A (en) Fuel cell system
JP6771924B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP5948605B2 (en) Hydrogen generator
JP6205581B2 (en) Hydrogen generator and fuel cell system using the same
JP5140361B2 (en) Fuel cell reformer
JP2017183135A (en) Solid oxide fuel cell device
JP6504356B2 (en) Solid oxide fuel cell device
KR101598686B1 (en) an integrated equipment of fuel processors and heat exchange units in the fuel cell systems and operating methods using the same
JP6649126B2 (en) Fuel cell system and fuel cell module
JP5057910B2 (en) Hydrogen generator and its startup method
JP2018106951A (en) Fuel cell system
JP2020194757A (en) Solid oxide fuel battery system
JP2014005163A (en) Hydrogen generator
JP2016062823A (en) Solid oxide fuel cell device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant