KR20180029871A - 통합 연료 전지 시스템 - Google Patents

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Abstract

통합 연료 전지 시스템은 연료 전지, 연료 열 교환기, 공기 열 교환기 및 테일 가스 산화기를 포함한다. 테일 가스 산화기는 연료 전지로부터 출력된 유출물로 상기 연료 전지로부터 수취된 연료의 (제2) 부분을 산화시킨다. 연료 전지 스택은, 연료 전지로부터 출력된 연료가 상기 연료 열 교환기로 다시 지향되는 제1 부분 및 상기 테일 가스 산화기로 지향되는 제2 부분으로 분할되도록 상기 연료 열 교환기 및 상기 테일 가스 산화기와 유체적으로 결합된다.

Description

통합 연료 전지 시스템{INTEGRATED FUEL CELL SYSTEMS}
본 발명은 일반적으로 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
연료 전지는 발전 시에 비교적 고효율 및 저오염의 잠재성이 입증된 전기화학 에너지 변환 장치이다. 연료 전지는 일반적으로 예컨대 인버터를 통해 교류(ac)로 변환될 수 있는 직류(dc)를 제공한다. dc 전압 또는 ac 전압은 모터, 전등, 통신 장비 및 임의의 수의 전기 장치 및 시스템에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 연료 전지는 고정식, 반-고정식 또는 휴대용 용례에서 작동할 수 있다. SOFC와 같은 특정 연료 전지는 산업 수요 및 도시 수요를 만족시키는 전기를 제공하는 대규모 전력 시스템에서 작동할 수 있다. 다른 것들은 예컨대 자동차에 전력을 공급하는 것과 같이 더 작은 휴대용 용례에 유용할 수 있다.
연료 전지는 이온 전도 층을 통해 연료와 옥시던트(oxidant)를 전기화학적으로 결합함으로써 전기를 생성한다. 연료 전지의 전해질이라고도 부르는 이 이온 전도 층은 액체 또는 고체일 수 있다. 일반 유형의 연료 전지는 인산(PAFC), 용융 카보네이트(MCFC), 양자 교환막(PEMFC) 및 고체 산화물(SOFC)을 포함하고, 이들은 모두 일반적으로 그들의 전해질의 이름을 따라 명명된다. 실제로, 연료 전지들은 유용한 전압 또는 전류로 전력을 생성하기 위해 전형적으로 연료 전지의 집합체(assembly)로 전기적으로 직렬로 모아진다.
일반적으로, 연료 전지의 컴포넌트(component)들은 전해질과 2개의 전극을 포함한다. 전기를 생성하는 반응은 반응을 가속화하기 위해 촉매가 전형적으로 배치되는 전극에서 일반적으로 발생한다. 전극은 화학 반응이 발생하는 표면적을 증가시키기 위해 채널, 다공성 층 등으로 구성될 수 있다. 전해질은 전기적으로 대전된 입자들을 하나의 전극으로부터 다른 전극으로 운반하고 그렇지 않으면 연료 및 옥시던트 둘 다에 대하여 실질적으로 불투과성이다.
전형적으로, 연료 전지는 수소(연료)와 산소(옥시던트)를 물(부산물)로 변환하여 전기를 생성한다. 부산물인 물은 고온 작동에서 증기로서 연료 전지를 빠져나갈 수 있다. 이러한 방출된 증기(및 다른 고온 배기 성분)는 추가적인 전기 또는 전력을 발생하기 위해 터빈 및 다른 용례에 활용되어 발전 효율을 증대시킬 수 있다. 만일 옥시던트로서 공기가 사용되면, 공기 중의 질소가 실질적으로 불활성이고 전형적으로 연료 전지를 통과한다. 수소 연료는 더 쉽게 입수할 수 있는 천연가스 및 다른 탄화수소 연료와 공급원료(feedstock)의 리포밍(reform)과 같은 탄소 기반 공급원료의 국소 리포밍(예를 들면, 현장 스팀 리포밍) 또는 원격 리포밍을 통해 제공될 수 있다. 탄화수소 연료의 예로는, 비제한적으로, 천연가스, 메탄, 에탄, 프로판, 메탄올 및 다른 탄화수소가 포함된다.
연료 전지 시스템은 연료의 스트림들 간에 열을 전달하기 위해, 공기의 스트림들 간에 열을 전달하기 위해, 그리고 연료 전지로부터의 방출된 유출물(effluent)을 산화시키기 위해 많은 컴포넌트들을 포함한다. 이러한 컴포넌트들은 전형적으로 분리되고 서로로부터 공간적으로 분산된다. 이러한 컴포넌트들을 유체적으로 결합하기 위해 (예를 들면, 도관의 수 및/또는 도관의 총 길이면에서) 상당한 양의 도관이 필요할 수 있다. 필요한 도관의 양이 증가하기 때문에, 도관을 통해 흐르는 연료 및/또는 공기로부터 손실되는 열의 양이 증가한다. 그 결과, 도관은 열 절연성이 더 큰(그래서 더 비싼) 재료로 제조되어야 할 수도 있고 및/또는 추가적인 가열 컴포넌트가 시스템에 추가될 필요가 있을 수도 있다. 이 때문에 연료 전지 시스템의 비용 및 복잡도가 증가한다.
일 실시형태에 있어서, 통합 연료 전지 시스템은, 연료 전지에 공급된 연료 및 공기에 기초하여 전류를 발생하도록 구성된 연료 전지를 각각 포함하는 하나 이상의 연료 전지 스택과, 전류를 발생시키기 위해 연료 전지에 공급된 연료와 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기와, 전류를 발생시키기 위해 연료 전지에 공급된 공기와 연료 전지로부터 출력된 유출물 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 공기 열 교환기와, 연료 전지로부터 출력된 연료의 제2 부분 및 연료 전지로부터 출력된 공기를 수취하도록 구성된 하나 이상의 테일 가스 산화기(tail gas oxidizer)를 포함한다. 하나 이상의 테일 가스 산화기는 연료 전지로부터 출력된 유출물로 연료의 제2 부분을 산화시키도록 구성된다. 하나 이상의 연료 전지 스택은, 연료 전지로부터 출력된 연료가 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향되는 제1 부분 및 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향되는 제2 부분으로 분할되도록 하나 이상의 연료 열 교환기 및 하나 이상의 테일 가스 산화기와 유체적으로 결합된다.
일 실시형태에 있어서, 통합 연료 전지 시스템은, 연료 전지에 공급된 연료 및 공기에 기초하여 전류를 발생시키도록 구성된 연료 전지를 각각 포함하는 하나 이상의 연료 전지 스택과, 전류를 발생시키기 위해 연료 전지에 공급된 연료와 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기와, 연료 전지로부터 출력된 연료의 제2 부분 및 연료 전지로부터 출력된 공기를 수취하도록 구성된 하나 이상의 테일 가스 산화기를 포함한다. 하나 이상의 테일 가스 산화기는 연료 전지로부터 출력된 유출물로 연료의 제2 부분을 산화시키도록 구성된다. 하나 이상의 연료 전지 스택은, 연료 전지로부터 출력된 연료가 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향되는 제1 부분 및 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향되는 제2 부분으로 분할되도록, 하나 이상의 연료 열 교환기 및 하나 이상의 테일 가스 산화기와 유체적으로 결합될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 방법은 하나 이상의 연료 전지 스택의 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분과 혼합 입력 소스 연료 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기에 혼합 입력 소스 연료를 수취하는 단계와, 하나 이상의 연료 열 교환기에 의해 가열된 적어도 일부 연료 및 하나 이상의 공기 열 교환기에 의해 가열된 적어도 일부 공기를 소비함으로써 하나 이상의 연료 전지 스택의 연료 전지들을 이용하여 전류를 발생시키는 단계와, 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분을 하나 이상의 연료 열 교환기로 지향시키고 연료 전지로부터 출력된 연료의 나머지 제2 부분을 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 주제는 첨부 도면을 참조하면서 비제한적 실시형태에 대한 이하의 설명을 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 통합 연료 전지 시스템의 일 실시형태의 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연료 전지 시스템의 사시도이다.
도 3은 통합 연료 전지 시스템을 제공하는 방법의 일 실시형태의 흐름도이다.
여기에서 설명하는 본 발명의 주제는 공지된 일부 연료 전지 시스템에 비하여 고도로 통합된 연료 전지 시스템을 제공한다. 이 통합은 연료 전지 시스템 내에서 연료 및/또는 공기가 흐르는 경로를 변경함으로써 가능하고, 이 변경은 연료 전지 시스템의 각종 컴포넌트가 서로 더 가깝게 위치되게 한다. 이로써 연료 전지 시스템의 컴포넌트들을 유체적으로 결합하는 데 필요한 도관이 더 적어지게 그리고 더 짧아지게 한다. 그 결과 연료 전지 시스템을 통해 흐르는 연료 및/또는 공기에서의 열 손실이 더 적게 발생하고, 연료 전지 시스템의 비용 및 복잡도가 (일부 다른 연료 전지 시스템에 비해서) 감소된다.
도 1은 연료 전지 시스템(100)의 일 실시형태의 흐름도이다. 연료 전지 시스템의 작동 및 컴포넌트들은 연료 및 공기가 연료 전지 시스템(100)을 통해 어떻게 흐르는지와 관련하여 설명된다. 연료는 연료 전지 시스템(100) 내에서 연료 유동 사이클(102)을 따라서 또는 연료 유동 사이클(102) 내에서 흐르고, 공기는 연료 전지 시스템 내에서 공기 유동 사이클(104)을 따라서 또는 공기 유동 사이클(102) 내에서 흐른다. 유동 사이클(102, 104)은, 가열되고, 열교환하고, 전류를 발생시키기 위해 연료 전지(106)의 하나 이상의 스택(stack)에 제공되도록 연료 전지 시스템(100)의 각종 컴포넌트를 통해 연료 및 공기가 각각 흐르는 방향 및 경로를 표시한다. 연료 전지(106)는 SOFC 또는 다른 유형의 연료 전지와 같은 연료 전지의 하나 이상의 스택을 표시할 수 있다.
연료 전지 사이클(102)과 관련해서, 연료는 연료의 소스(108)(도 1에서 "연료 소스")로부터 연료 전지 시스템(100)에 입력된다. 이 소스(108)는 천연가스와 같은 수소 함유 물질의 하나 이상의 용기를 표시할 수 있다. 소스(108)에 의해 제공되어 연료 전지 시스템(100)에 입력되는 연료는 소스 입력 연료(110)라고 부를 수 있다. 입력된 연료(110)는 연료 블로어(132)로부터 배출된 출력 연료(130)와 혼합되어 뒤에서 자세히 설명하는 바와 같이 혼합 입력 연료(134)를 형성한다.
혼합 입력 연료(134)는 저온 연료 열 교환기(112)(도 1에서 "FF LT") 내로 수용된다. 저온 연료 열 교환기(112)에서, 혼합 입력 연료(134)가 가열된다. 혼합 입력 연료(134)는 저온 연료 열 교환기(112)에서 고온 연료 열 교환기(114)(도 1에서 "FF HT")에 의해 출력된 연료인 출력 연료(130)로부터 열을 받는다. 일 실시형태에 있어서, 혼합 입력 연료(134)의 온도는 혼합 입력 연료(134)의 온도가 적어도 2배로 되도록 저온 연료 열 교환기(112)에 의해 증가될 수 있다. 예를 들면, 혼합 입력 연료(134)의 온도는 약 190℃의 온도로부터 500℃ 이상, 예를 들면, 520℃로 증가될 수 있다. 혼합 입력 연료(134)는 가열되고, 가열된 입력 연료(116)로서 저온 연료 열 교환기(112)로부터 출력된다.
상기 가열된 입력 연료(116)는 그 다음에 고온 연료 열 교환기(114) 내로 수용된다. 고온 연료 열 교환기(114)는 연료 전지 스택(106)으로부터 고온 연료 열 교환기(114)에 의해 수취된 가열 연료(heating fuel)(126)의 열 에너지로부터 상기 가열된 입력 연료(116)의 온도를 증가시킨다(뒤에서 더 자세히 설명함). 저온 연료 열 교환기(112)와 유사하게, 고온 연료 열 교환기(114)는 더 고온인 가열 연료(126)로부터 더 저온인 가열된 입력 연료(116)로 열(예를 들면, 열 에너지)을 전달한다. 가열된 입력 연료(116)의 온도는 고온 연료 열 교환기(114)에서 증가되어 온도 증가 연료(118)로서 출력된다.
일 실시형태에 있어서, 온도 증가 연료(118)로의 상기 가열된 입력 연료(116)의 온도 증가는 혼합 입력 연료(134)로부터 상기 가열된 입력 연료(116)로의 온도 증가보다 더 작다. 예를 들면, 저온 연료 열 교환기(112)는 혼합 입력 연료(134)의 온도를 2배 이상으로 할 수 있지만, 고온 연료 열 교환기(114)는 상기 가열된 입력 연료(116)의 온도를 2배 이상보다는 더 적게 증가시킨다. 고온 연료 열 교환기(114)는, 가열된 입력 연료(116)를, 약 520℃의 온도로부터 적어도 700℃, 예를 들면 702℃인 온도 증가 연료(118)의 온도로 증가시킬 수 있다.
고온 연료 열 교환기(114)로부터 출력된 온도 증가 연료(118)는 하나 이상의 연료 전지 스택(106)으로 지향된다. 스택(106) 내의 연료 전지들은 전류를 발생시킬 때 상기 온도 증가 연료(118)의 적어도 일부를 소비한다. 연료 전지 스택(106)에 의해 소비되지 않은 연료는 출력 연료(120)로서 연료 전지 스택(106)으로부터 출력된다. 출력 연료(120)는 연료 전지 스택(106)에 입력된 온도 증가 연료(118)에 비하여 증가된 온도를 가질 수 있다. 예를 들면, 출력 연료(120)의 온도는 800℃ 이상, 예를 들면 808℃일 수 있고, 온도 증가 연료(118)의 온도는 700℃ 또는 다른 온도일 수 있다.
여기에서 설명하는 본 발명의 주제의 일 실시형태에 있어서, 연료 전지 스택(106)으로부터의 출력 연료(120)의 일부는 분할 연료(124)로서 연료 사이클(102)로부터 분할된다. 예를 들면, 연료 전지 스택(106)으로부터 출력 연료(120)를 운반하는 도관은 2개 이상의 별도의 도관, 즉, 분할 연료(124)를 공기 유동 사이클(104)로 운반하는 하나 이상의 도관, 및 나머지 출력 연료(120)를 가열 연료(126)로서 고온 연료 열 교환기(114)로 운반하는 하나 이상의 다른 도관으로 분할될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 분할 연료(124)로서 연료 사이클(102)로부터 분할되거나 분리된 출력 연료(120) 부분은 출력 연료(120)의 20%일 수 있다. 예를 들면, 출력 연료(120)의 질량의 20%가 분할 연료(124)로서 공기 유동 사이클(104)로 지향될 수 있다.
가열 연료(126)는 고온 연료 열 교환기(114)에 입력된다. 이 가열 연료(126)는 열 교환기(114)에서 입력 연료(116)와 열을 교환한다. 열은 가열 연료(126)로부터 입력 연료(116)로 전달되어 입력 연료(116)의 온도를, 고온 연료 열 교환기(114)에 의해 출력되는 온도 증가 연료(118)의 온도로 증가시킨다. 가열 연료(126)는 고온 연료 열 교환기(114)에 의해 냉각되고 온도 감소 연료(128)로서 고온 연료 열 교환기(114)로부터 출력된다. 일 실시형태에 있어서, 가열 연료(126)의 온도는 적어도 200℃만큼 고온 연료 열 교환기(114)에 의해 감소될 수 있다. 예를 들면, 가열 연료(126)의 온도는 800℃ 이상(예를 들면, 802℃의 온도)일 수 있는 반면, 온도 감소 연료(128)의 온도는 680℃ 이하일 수 있다.
온도 감소 연료(128)는 도 1에 도시된 것처럼 고온 연료 열 교환기(114)로부터 출력되어 저온 연료 열 교환기(112)에 입력된다. 저온 연료 열 교환기(112)는 온도 감소 연료(128)로부터 혼합 입력 연료(134)로 열 에너지를 교환한다. 이것은 온도 감소 연료(128)를 냉각시키고 혼합 입력 연료(134)를 가열시킨다. 예를 들면, 온도 감소 연료(128)의 온도는, 혼합 입력 연료(134)로 열 에너지를 전달함으로써 (예를 들면, 200℃까지) 감소될 수 있다. 이것은 혼합 입력 연료(134)의 온도를 입력 연료(116)의 온도로 증가시킨다.
온도 감소 연료(128)는 냉각되어 출력 연료(130)로서 저온 연료 열 교환기(112)로부터 출력된다. 출력 연료(130)는 블로어(132; blower)에 의해 연료 유동 사이클(102)로 재순환되고, 상기 블로어(132)는 연료 유동 사이클(102)을 통해 연료를 이동시키는 팬 또는 다른 장치를 표시할 수 있다. 출력 연료(130)는 연료 유동 사이클(102) 내에서 연료 이동을 유지하기 위해 블로어(132)를 통과한다. 블로어(132)는 예를 들면 출력 연료(130)의 온도를 200℃로부터 230℃로 증가시킴으로써 출력 연료(130)의 온도를 증가시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 출력 연료(130)는 소스 입력 연료(110)와 혼합되어 연료 유동 사이클(102)에서 혼합 입력 연료(134)를 형성한다.
일 실시형태에 있어서, 연료 블로어(132)에 수취된 출력 연료(130)는 전부 저온 연료 열 교환기(112)로 지향된다. 이 출력 연료(130)는 추가의 소스 입력 연료(110)와 혼합될 수 있지만, 저온 연료 열 교환기(112)로부터 연료 블로어(132)에 수취된 출력 연료(130) 부분은 분할되지 않는다. 즉 출력 연료는 저온 연료 열 교환기(112)로 되돌아가는 것 외에 다른 곳으로 지향되지 않는다.
연료 전지 시스템(100)의 공기 유동 사이클(104)과 관련해서, 소스 공기(135)가 블로어(136)에 의해 연료 전지 시스템(100)에 유입된다. 이 공기(135)는 산소 탱크로부터 획득될 수 있고, 또는 연료 전지 시스템(100)의 외부로부터 연료 전지 시스템(100) 내로 유입되는 주변 공기일 수 있다. 블로어(136)에 의해 유출된 공기(135)는 입력 공기(138)라고 부를 수 있다.
입력 공기(138)는 저온 공기 열 교환기(140)(도 1에서 "AA LT")로 지향된다. 저온 연료 열 교환기(112)와 관련하여 전술한 것과 유사하게, 저온 공기 열 교환기(140)는 입력 공기(138)의 온도를 증가시켜서 가열된 공기(142)로서 공기를 출력한다. 일 실시형태에 있어서, 입력 공기(138)의 온도는 약 90℃이고, 가열된 공기(142)의 온도는 적어도 500℃, 예를 들면 520℃이다. 가열된 공기(142)는 고온 공기 열 교환기(144)(도 1에서 "AA HT")에 유입되고, 산화된 유출물(150)(뒤에서 설명함)의 열로부터 가열된다. 예를 들면, 고온 공기 열 교환기(144)는 가열된 공기(142)의 온도를 적어도 100℃ 및 최대 200℃(또는 다른 온도)까지 증가시킬 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 고온 공기 열 교환기(144)는 공기(142)의 온도를 520℃로부터 약 700℃의 온도로 증가시킨다. 고온 공기 열 교환기(144)는, 공기(142)를, 열 교환기(144)에 의해 출력되는 입력 공기(146)로 가열한다.
입력 공기(146)는 연료 전지에 의한 적어도 부분적 소비를 위해 연료 전지 스택(106)으로 지향된다. 전술한 바와 같이, 연료 전지(106)는 연료(118)와 공기(146)의 적어도 일부를 소비하여 전류를 발생시킨다. 일 실시형태에 있어서, 연료 전지는 충분한 양의 전류, 예를 들면, 270kW의 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 연료 전지 스택(106)으로부터 출력되는 출력 연료(120) 외에, 연료 전지 스택(106)은 출력 공기(148)를 연료 전지 스택(106) 밖으로 또한 지향시킨다. 출력 공기(148)는 전술한 바와 같이 분할 연료(124)와 함께 테일 가스 산화기(122)로 지향된다. 출력 공기(148)는 연료 전지에 의해 출력되는 유출물일 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 연료 전지에 의해 출력되는 공기는 전부 테일 가스 산화기(122)로 지향될 수 있다.
테일 가스 산화기(122)는 출력 공기(148) 중의 적어도 일부를 이용하여 분할 연료(124)를 산화시킨다. 산화된 연료는 산화된 유출물(150)로서 테일 가스 산화기(122)로부터 출력된다. 산화된 유출물(150)은 850℃의 온도 또는 다른 온도와 같은 상승된 온도를 가질 수 있다. 산화된 유출물(150)은 고온 공기 열 교환기(144)에 수취되고, 여기에서 유출물(150)은 가열된 공기(142)를 전술한 바와 같이 입력 공기(146)로 가열한다. 일 실시형태에 있어서, 고온 공기 열 교환기(144)를 통한 산화된 유출물(150)의 통과는 유출물(150)의 온도를 적어도 200℃만큼 감소시킨다. 예를 들면, 산화된 유출물(150)의 온도는 850℃의 온도로부터 630℃ 또는 632℃의 온도로 감소될 수 있다.
유출물(150)은 출력 유출물(152)로서 고온 공기 열 교환기(144)를 빠져나간다. 저온 공기 열 교환기(140)는 출력 유출물(152)을 수취하고 출력 유출물(152)로부터의 열 에너지를 전술한 바와 같이 입력 공기(138)로 전달한다. 이것은 출력 유출물(152)의 온도를 600℃ 이상의 온도로부터 250℃ 이하의 온도로 감소시킬 수 있다. 출력 유출물(152)은 출력 공기(154)로서 저온 공기 열 교환기(140)를 빠져나가고, 출력 공기(154)는 공기 유동 사이클(104)을 빠져나간다(도 1에 도시됨).
연료 전지 시스템(100)에서의 연료 유동 사이클(102) 및 공기 유동 사이클(104)과 종래의 연료 전지 시스템에서의 연료 유동 사이클 및 공기 유동 사이클 간의 한 가지 차이점은, 연료가 연료 유동 사이클로부터 테일 가스 산화기로 분할되는 위치에 있다. 공지된 일부 연료 전지 시스템은 연료 블로우(132)와 저온 연료 열 교환기(112) 사이의 위치에서 연료 유동 사이클로부터 연료를 분할한다. 이들 시스템에서 연료 블로우(132)와 저온 연료 열 교환기(112)는 테일 가스 산화기(122)에 근접하게 위치되지 않을 수 있기 때문에, 이 위치에서 연료의 분할은 상당한 양(예를 들면, 길이)의 도관을 요구할 수 있다. 이것은 시스템의 비용 및 복잡도를 증가시킬 수 있다.
그러나 연료 전지 시스템(100)의 예시된 실시형태에서는 연료가 연료 전지 스택(106)과 테일 가스 산화기(122) 사이의 위치[예를 들면, 연료 유동 사이클(102)의 연료 유동 방향에서 연료 전지 스택(106)의 하류 및 테일 가스 산화기(122)의 상류]에서 연료 유동 사이클(102)로부터 분할된다. 연료(124)는 연료 전지 스택(106)과 산화기(122) 사이에 어떤 다른 컴포넌트(예를 들면, 임의의 다른 열 교환기, 블로어 등) 없이 이 위치에서 연료 유동 사이클(102)로부터 분할될 수 있다. 예를 들면, 연료 전지 스택(106)과 산화기(122) 사이에 임의의 다른 열 교환기나 블로어 등이 위치할 필요 없이 연료 전지 스택(106)이 산화기(122)와 직접 결합되기 때문에, 연료는 분할 전에 임의의 다른 컴포넌트를 통과하지 않고 이 위치에서 분할될 수 있다.
공지된 일부 연료 전지 시스템들과의 다른 차이점은, 연료 전지 시스템(100)이 연료 전지 스택(106)으로부터의 출력 공기(148)를 분할 연료(124)의 산화를 위해 산화기(122)로 직접 지향시킨다는 점이다. 산화기(122)는, 출력 공기(148)의 이러한 유동 경로를 가능하게 하고 출력 공기(148)를 산화기(122)로 지향시키는 상당한 거리의 도관의 필요성을 회피하기 위해 연료 전지 스택(106)에 근접할 수 있다. 게다가 산화기(122)로부터의 산화된 유출물(150)은, 산화된 유출물(150)이 임의의 다른 컴포넌트를 통과하거나 임의의 다른 유체와 혼합되지 않으면서[예를 들면, 연료 전지 스택(106)으로부터 출력되는 공기(148)와 혼합되지 않으면서] 고온 공기 열 교환기(144)로 직접 지향될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 연료 전지 시스템(100)의 사시도이다. 연료 소스(108)는 연료 전지 스택(106)의 연료 전지들을 통과하는 연료의 하나 이상의 탱크 또는 다른 용기를 표시할 수 있다. 예를 들면, 소스(108)는 천연가스 또는 다른 수소 함유 물질을 수용하는 하나 이상의 탱크를 표시할 수 있다. 소스(108)는 연료 공급 도관(200)에 의해 연료 입력 도관(206)과 유체적으로 결합된다.
연료 블로어(132)는 연료 입력 도관(206) 및 연료 출력 도관(204)과 유체적으로 결합된다. 연료 공급 도관(200)은 소스 입력 연료(110)(도 1에 도시됨)를 연료 소스(108)로부터 연료 입력 도관(206)으로 운반 또는 지향시키고, 연료 입력 도관(206)은 혼합된 입력 연료(134)(도 1에 도시됨)를 연료 블로어(132)로부터 연료 열 교환기 어셈블리(202)로 운반하며, 연료 출력 도관(204)은 출력 연료(130)를 연료 열 교환기 어셈블리(202)로부터 연료 블로어(132)로 운반 또는 지향시킨다.
열 교환기 어셈블리(202)는 도 1에 도시된 저온 연료 열 교환기(112)와 고온 연료 열 교환기(114)의 조합을 표시한다. 열 교환기(112, 114)는, 저온 연료 열 교환기(112)가 도관(206)으로부터 혼합 입력 연료(134)를 수취하고 고온 연료 열 교환기(114)가 저온 연료 열 교환기(112)로부터 가열된 입력 연료(116)를 수취하며, 저온 연료 열 교환기(112)가 고온 연료 열 교환기(114)로부터 온도 감소 연료(128)를 수취하고 저온 연료 열 교환기(112)가 출력 연료(130)를 도관(204)을 통해 연료 블로어(132)로 지향시키도록 서로 간에 그리고 도관(204, 206)과 유체적으로 결합된다. 비록 연료 열 교환기와 유체적으로 결합하는 도관을 도 2에서는 볼 수 없지만, 이러한 도관은 도 2에 도시된 도관(204, 206)과 유사하고 연료 교환기 어셈블리(202)의 외부 하우징(203) 내에[예를 들면, 도 2에서 보이는 어셈블리(202)의 부분에] 배치된다.
연료 열 교환기 어셈블리(202)는 연료 전지 스택(106)을 수용하는 하우징(107)과 결합된다. 연료 전지 스택(106)을 수용하는 하우징은 도 2에 도시된 것처럼 열 교환기 어셈블리(202)의 위에 직접 배치될 수 있다. 예를 들면, 연료 전지 스택(106)이 배치되는 하우징의 외측 외부 표면의 적어도 일부가 연료 열 교환기 어셈블리(202)의 하우징의 외측 외부 표면의 적어도 일부와 직접 접촉하거나 또는 이웃할 수 있다. 이것은, 연료 소스(108), 블로어(132), 열 교환기(112, 114) 및 연료 전지 스택(106)을 결합하는 데 필요한 도관의 양이 다른 컴포넌트들로부터 더 멀리 떨어지게 배치된 하나 이상의 컴포넌트를 가진 다른 연료 전지 시스템에 비하여 감소되게 할 수 있다.
온도 증가 연료(118)는 연료 열 교환기 어셈블리(202)로부터 연료 전지 스택(106)으로 지향된다. 온도 증가 연료(118)는 전류를 발생하기 위해 스택(106)의 연료 전지들에 의해 적어도 부분적으로 소비된다. 연료 전지에 의해 소비되지 않은 연료(118)의 일부는 분할 연료(124)로서 테일 가스 산화기(122)로 지향되고, 연료 전지에 의해 소비되지 않은 나머지 연료(118)는 열 교환기 어셈블리(202)의 고온 연료 열 교환기(114)로 다시 지향된다.
예를 들면, 비록 도 2에서는 볼 수 없지만, 각각의 연료 전지 스택(106)은 수 개의 도관을 포함할 수 있고, 하나 이상의 도관이 연료 전지 스택(106)을 빠져나온 연료의 일부를 분할 연료(124)로서 테일 가스 산화기(122)로 지향시키고 하나 이상의 다른 도관이 연료 전지 스택(106)을 빠져나온 나머지 연료를 열 교환기 어셈블리(202)로, 구체적으로 말하면 전술한 바와 같이 고온 연료 열 교환기(114)로 지향시킨다.
도 1에 도시된 테일 가스 산화기(122)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 별도의 테일 가스 산화기(122)를 나타낼 수 있다. 각 산화기(122)는 상이한 연료 전지 스택(106)의 위에 직접 배치될 수 있고, 그 연료 전지 스택(106)으로부터 나오는 분할 연료(124)를 별도로 산화할 수 있다. 예를 들면, 테일 가스 산화기(122)가 배치되는 하우징(123)의 외측 외부 표면의 적어도 일부는 연료 전지 스택(106)의 하우징의 외측 외부 표면에 직접 접촉하거나 또는 이웃할 수 있다. 스택(106)의 위에 있는 산화기(122)의 위치는, 스택(106)을 산화기(122)와 유체적으로 결합하는 데 필요한 도관의 양 및 거리를 또한 감소시킬 수 있다. 선택적으로, 각각의 연료 전지 스택(106)이 별도의 산화기(122)를 갖는 대신에 2개 이상의 스택(106)이 동일한 산화기(122)에 결합될 수 있다.
도 1에 도시된 고온 공기 열 교환기(144)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 별도의 고온 공기 열 교환기(144)를 나타낼 수 있다. 각각의 별도의 고온 공기 열 교환기(144)는 상이한 테일 가스 산화기(122)의 위에 직접 배치될 수 있고, 각각의 테일 가스 산화기(122)로부터 나오는 산화된 유출물을 수취할 수 있다. 예를 들면, 고온 공기 열 교환기(144)가 배치된 하우징(145)의 외측 외부 표면의 적어도 일부는 테일 가스 산화기(122)의 하우징의 외측 외부 표면의 적어도 일부에 직접 접촉하거나 또는 이웃할 수 있다. 테일 가스 산화기(122)의 위에 있는 고온 공기 열 교환기(144)의 위치는, 열 교환기(144)를 산화기(122)와 유체적으로 결합하는 데 필요한 도관의 양 및 거리를 감소시킬 수 있다. 선택적으로, 2개 이상의 산화기(122)가 동일한 열 교환기(144)와 결합될 수 있고 및/또는 2개 이상의 열 교환기(144)가 동일한 산화기(122)와 결합될 수 있다.
고온 공기 열 교환기(144)는 입력 공기(146)를 연료 전지 스택(106)에 공급하기 위해 연료 전지 스택(106)과 또한 유체적으로 결합된다. 일 실시형태에 있어서, 각각의 고온 공기 열 교환기(144)는 산화된 유출물(150)을 수취하도록 각각의 테일 가스 산화기(122)와 유체적으로 결합된 하나 이상의 도관, 및 입력 공기(146)를 연료 전지 스택(106)으로 이송하도록 각각의 연료 전지 스택(106)과 유체적으로 결합된 하나 이상의 다른 별도의 도관을 포함한다.
도 1에 도시된 저온 공기 열 교환기(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 별도의 저온 공기 열 교환기(140)를 나타낼 수 있다. 각각의 별도의 저온 공기 열 교환기(140)는 상이한 고온 공기 열 교환기(144)의 위에 직접 배치될 수 있고, 각각의 고온 공기 열 교환기(144)로부터 나오는 출력 유출물(152)을 수취할 수 있다. 예를 들면, 저온 공기 열 교환기(140)가 배치된 하우징(141)의 외측 외부 표면의 적어도 일부는 고온 공기 열 교환기(144)의 하우징의 외측 외부 표면의 적어도 일부에 직접 접촉하거나 또는 이웃할 수 있다.
고온 공기 열 교환기(144)의 위에 있는 저온 공기 열 교환기(140)의 위치는, 열 교환기(140)와 열 교환기(144)를 서로 유체적으로 결합하는 데 필요한 도관의 양 및 거리를 감소시킬 수 있다. 선택적으로, 2개 이상의 저온 공기 열 교환기(140)가 동일한 고온 공기 열 교환기(144)와 결합될 수 있고 및/또는 2개 이상의 고온 공기 열 교환기(144)가 동일한 저온 공기 열 교환기(140)와 결합될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 저온 공기 열 교환기(140) 및 고온 공기 열 교환기(144)는 연료 열 교환기 어셈블리(202)와 관련하여 위에서 설명한 것과 유사하게 공기 열 교환기 어셈블리로서 단일 하우징 내에 배치된다. 저온 공기 열 교환기 및 고온 공기 열 교환기를 단일 하우징 내에서 단일 유닛으로 결합하고 및/또는 저온 연료 열 교환기 및 고온 연료 열 교환기를 단일 하우징 내에서 단일 유닛으로 결합하면 더 단순하고 저가인 시스템을 제공할 수 있다. 그러나 저온 공기 열 교환기 및 고온 공기 열 교환기를 별도로(예를 들면, 별도의 하우징에) 유지하고 및/또는 저온 연료 열 교환기 및 고온 연료 열 교환기를 별도로(예를 들면, 별도의 하우징에) 유지하면 저온 열 교환기를 (고온 열 교환기에 비하여) 덜 비싼 재료로 형성할 수 있고, (예를 들면, 하우징의 기하학적 설계에 기초하여) 열 교환기에서의 상이한 열팽창량에 의해 야기되는 열응력이 제어되게 할 수 있다.
저온 공기 열 교환기(140)는 수 개의 별도의 도관(214)에 의해 입력 다기관(210) 및 출력 다기관(208)과 유체적으로 결합된다. 입력 다기관(210)은 공기 입구(212)와 유체적으로 결합되고, 이를 통해 소스 공기(135)가 시스템(100)에 수취된다. 소스 공기(135)는 하나 이상의 탱크, 저장소 또는 시스템(100)의 주변으로부터 획득될 수 있다. 공기 블로어(136)는, 입력 다기관(210) 및 도관(214)을 통해 저온 공기 열 교환기(140)로 소스 공기(135)를 유입하고 및/또는 밀어내기 위해 입력 다기관(210)과 유체적으로 결합된다. 출력 다기관(208)은 출력 공기(154)가 시스템(100)을 빠져나오면서 통과하는 출구(216)를 포함한다. 예를 들면, 출력 공기(154)는 도관(214)을 통해 저온 공기 열 교환기(140)로부터 출력 다기관(208)으로 지향되고, 출구(216)를 통해 시스템(100)을 빠져나온다.
열 교환기 및 연료 전지 스택의 위치는 도 2에 도시된 것과 다를 수 있다. 예를 들면, 연료 열 교환기 어셈블리(202)는 연료 전지 스택(106)의 상부에 배치될 수 있고 테일 가스 산화기(122)와 공기 열 교환기(140, 144)는 연료 전지 스택(106) 아래에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 연료 전지 스택(106)은 연료 전지 스택(106)의 일측면(예를 들면, 좌측 또는 우측)에 있는 연료 열 교환기 어셈블리(202)와 다른 방향으로(예를 들면, 도 2에 도시된 수직 방향이 아닌 수평 방향으로) 지향될 수 있고, 테일 가스 산화기(122)와 공기 열 교환기(140, 144)는 연료 전지 스택(106)의 반대측(예를 들면, 우측 또는 좌측)에 배치될 수 있다.
도 3은 통합 연료 전지 시스템을 제공하는 방법(300)의 일 실시형태의 흐름도이다. 방법(300)은 일 실시형태에서 도 1 및 도 2에 도시된 연료 전지 시스템(100)을 제조 또는 생성하기 위해 사용될 수 있다. 단계 302에서, 연료 공급 도관이 저온 연료 열 교환기와 유체적으로 결합된다. 연료 공급 도관은 전술한 바와 같이 연료 블로어와 저온 연료 열 교환기 사이의 위치에서 저온 연료 열 교환기와 결합될 수 있다.
단계 304에서, 연료 전지 스택의 하우징이 저온 연료 열 교환기 및 고온 연료 열 교환기의 하우징과 결합된다. 연료 전지 스택은 열 교환기의 위에 직접 배치될 수 있다. 연료 전지 스택은 고온 연료 열 교환기와 접속된 복수의 도관을 포함할 수 있다. 이러한 도관 중의 일부는, 전류를 발생하기 위한 연료 전지의 부분적인 소비를 위해 고온 연료 열 교환기로부터 온도 증가 연료를 지향시키는 입력 도관일 수 있다. 상기 도관 중의 다른 것들은 전술한 바와 같이 가열 연료를 고온 연료 열 교환기로 다시 지향시키는 복귀 도관일 수 있다.
단계 306에서, 테일 가스 산화기의 하우징이 연료 전지 스택의 하우징과 결합된다. 상기 하우징들 내측의 도관은, 스택으로부터의 분할 연료를 테일 가스 산화기로 지향시키고 스택으로부터의 출력 공기를 테일 가스 산화기로 지향시키기 위해, 산화기를 스택과 유체적으로 결합할 수 있다.
단계 308에서, 고온 공기 열 교환기의 하우징이 테일 가스 산화기의 하우징과 결합된다. 상기 하우징들 내측의 도관은, 전술한 바와 같이, 산화기로부터의 산화된 유출물을 고온 공기 열 교환기로 지향시키기 위해 테일 가스 산화기를 고온 공기 열 교환기와 유체적으로 결합할 수 있다.
단계 310에서, 고온 공기 열 교환기의 하우징이 저온 공기 열 교환기의 하우징과 결합된다. 상기 하우징들 내측의 도관은 고온 공기 열 교환기로부터의 출력 유출물과 저온 공기 열 교환기로부터의 가열된 공기를 교환할 수 있다.
단계 312에서, 저온 공기 열 교환기가 입력 다기관 및 출력 다기관과 유체적으로 결합된다. 전술한 바와 같이, 도관은, 소스 공기를 저온 공기 열 교환기로 지향시키고 저온 공기 열 교환기로부터의 출력 공기를 연료 전지 시스템 밖으로 지향시키기 위해, 상기 다기관들을 저온 공기 열 교환기와 유체적으로 결합할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 통합 연료 전지 시스템은 연료 전지에 공급된 연료 및 공기에 기초하여 전류를 발생하도록 구성된 연료 전지를 각각 포함하는 하나 이상의 연료 전지 스택과, 전류를 발생하기 위해 연료 전지에 공급된 연료와 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기와, 전류를 발생하기 위해 연료 전지에 공급된 공기와 연료 전지로부터 출력된 유출물 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 공기 열 교환기와, 연료 전지로부터 출력된 연료의 제2 부분 및 연료 전지로부터 출력된 공기를 수취하도록 구성된 하나 이상의 테일 가스 산화기를 포함한다. 하나 이상의 테일 가스 산화기는 연료 전지로부터 출력된 유출물에 의해 연료의 제2 부분을 산화시키도록 구성된다. 하나 이상의 연료 전지 스택은, 연료 전지로부터 출력된 연료가 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향되는 제1 부분 및 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향되는 제2 부분으로 분할되도록, 하나 이상의 연료 열 교환기 및 하나 이상의 테일 가스 산화기와 유체적으로 결합된다.
일 실시예로서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는, 상기 하나 이상의 열 교환기로부터 출력된 모든 연료를 연료 블로어를 통해 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향시키기 위해 상기 연료 블로어와 유체적으로 결합되도록 구성될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 상기 연료 블로어와 상기 하나 이상의 열 교환기 사이의 위치에서 연료 소스와 유체적으로 결합되도록 구성될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기의 외부 하우징과 이웃할 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징과 이웃할 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 공기 열 교환기의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기의 외부 하우징과 이웃할 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기 사이에 배치되고 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기와 직접 결합될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기는 상기 하나 이상의 연료 전지 스택과 상기 하나 이상의 공기 열 교환기 사이에 배치되고 상기 하나 이상의 연료 전지 스택 및 상기 하나 이상의 공기 열 교환기와 직접 결합될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 저온 연료 열 교환기와 고온 연료 열 교환기를 포함할 수 있다. 상기 저온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 연료 블로어와 연료 소스 사이에 배치될 수 있다. 상기 고온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 상기 저온 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 연료 전지 스택 사이에 배치될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 일단부에 결합될 수 있고, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기 및 상기 하나 이상의 공기 열 교환기는 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 반대측 단부에 결합될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 통합 연료 전지 시스템은 연료 전지에 공급된 연료 및 공기에 기초하여 전류를 발생하도록 구성된 연료 전지를 각각 포함하는 하나 이상의 연료 전지 스택과, 전류를 발생하기 위해 연료 전지에 공급된 연료와 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기와, 연료 전지로부터 출력된 연료의 제2 부분 및 연료 전지로부터 출력된 공기를 수취하도록 구성된 하나 이상의 테일 가스 산화기를 포함한다. 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기는 연료 전지로부터 출력된 유출물로 연료의 제2 부분을 산화시키도록 구성된다. 하나 이상의 연료 전지 스택은, 연료 전지로부터 출력된 연료가 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향되는 제1 부분 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향되는 제2 부분으로 분할되도록, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기와 유체적으로 결합될 수 있다.
일례로서, 상기 시스템은 전류를 발생하기 위해 상기 연료 전지에 공급된 공기와 상기 연료 전지로부터 출력된 유출물 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 공기 열 교환기를 또한 포함할 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는, 상기 하나 이상의 열 교환기로부터 출력된 모든 연료를 연료 블로어를 통해 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향시키기 위해 상기 연료 블로어와 유체적으로 결합되도록 구성될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 상기 연료 블로어와 상기 하나 이상의 열 교환기 사이의 위치에서 연료 소스와 유체적으로 결합되도록 구성될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기의 외부 하우징과 이웃할 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징과 이웃할 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기 사이에 배치되고 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기와 직접 결합될 수 있다.
일례로서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 저온 연료 열 교환기와 고온 연료 열 교환기를 포함할 수 있다. 상기 저온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 연료 블로어와 연료 소스 사이에 배치될 수 있다. 상기 고온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 상기 저온 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 연료 전지 스택 사이에 배치될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 방법은, 하나 이상의 연료 전지 스택의 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분과 혼합 입력 소스 연료 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기 내로 혼합 입력 소스 연료를 수취하는 단계와, 하나 이상의 연료 열 교환기에 의해 가열된 적어도 일부 연료 및 하나 이상의 공기 열 교환기에 의해 가열된 적어도 일부 공기를 소비함으로써 하나 이상의 연료 전지 스택의 연료 전지들을 이용하여 전류를 발생시키는 단계와, 상기 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분을 하나 이상의 연료 열 교환기로 지향시키고 상기 연료 전지로부터 출력된 연료의 나머지 제2 부분을 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향시키는 단계를 포함한다.
일례로서, 상기 연료 전지로부터 출력된 연료의 제2 부분은 상기 연료의 상기 제1 부분으로부터 분할될 수 있고, 상기 연료 전지와 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 사이의 위치에서 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향될 수 있다.
본 명세서에서 단수 형태로 인용된 요소 또는 단계는, 명시적으로 배제한다고 설명되지 않는 한 복수의 상기 요소 또는 단계를 배제하지 않는 것으로서 이해하여야 한다. 또한, 여기에서 설명한 주제의 "일 실시형태"라고 함은 인용된 특징들이 또한 통합된 추가적인 실시형태의 존재를 배제하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 더욱이, 명시적으로 반대로 설명되지 않는 한, 특정 속성을 가진 요소 또는 복수의 요소를 "포함하는" 또는 "가진" 실시형태는 그 속성을 갖지 않은 추가적인 상기 요소를 포함할 수 있다.
이상의 설명은 예를 든 것이지 제한하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 예를 들면, 전술한 실시형태(및/또는 그 양태)들은 서로 조합하여 사용될 수 있다. 추가적으로, 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 여기에서 설명한 주제의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응시키도록 많은 수정이 이루어질 수 있다. 비록 여기에서 설명한 재료의 치수 및 유형이 여기에서 설명한 주제의 파라미터들을 규정하도록 의도되지만, 이들은 제한하는 수단이 아니고 예시적인 실시형태이다. 당업자에게는 전술한 설명에 비추어 많은 다른 실시형태가 명백할 것이다. 그러므로 여기에서 설명한 주제의 범위는 첨부된 특허 청구범위에 권리가 주어지는 균등물의 전체 범위와 함께, 첨부된 특허 청구범위와 관련하여 결정되어야 한다. 첨부된 청구범위에서, 용어 "구비하는" 및 "이때"는 각각의 용어 "포함하는" 및 "여기에서"의 단순한 동의어로서 사용된다. 더욱이, 이하의 청구범위에서 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등은 단순히 표시로서 사용되고 해당 객체에 수치적 요건을 부여하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 이하의 청구범위의 기재는 수단 플러스 기능 형태(means-plus-function format)로 기재되지 않았고, 그러한 청구범위 기재가 추가 구조의 기능 부재의 설명에 의해 이어지는 구 "...하는 수단"을 명시적으로 사용하지 않는 한, 35 U.S.C. §112(f)에 따라 해석되는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에서는 최상의 모드를 포함한 본 발명 주제의 몇 가지 실시형태를 설명하고 당업자가 장치 또는 시스템의 제조 및 사용, 및 방법의 수행을 포함한 본 발명 주제의 각종 실시형태를 실시할 수 있게 하기 위해 몇 가지 예를 이용하고 있다. 여기에서 설명된 주제의 특허 범위는 첨부된 청구범위에 의해 규정되고, 당업자에게 가능한 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는, 만일 그 예가 청구범위의 문자 그대로의 언어와 다르지 않는 구조적 요소를 갖고 있으면, 또는 만일 그 예가 청구범위의 문자 그대로의 언어와 미미한 차이를 가진 등가적인 구조적 요소를 포함하면, 특허 청구범위 내에 포함된 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 연료 전지에 공급된 연료 및 공기에 기초하여 전류를 발생시키도록 구성된 연료 전지를 각각 포함하는 하나 이상의 연료 전지 스택;
    전류를 발생시키기 위해 연료 전지에 공급된 연료와 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기;
    전류를 발생시키기 위해 연료 전지에 공급된 공기와 연료 전지로부터 출력된 유출물 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 공기 열 교환기;
    연료 전지로부터 출력된 연료의 제2 부분 및 연료 전지로부터 출력된 공기를 수취하도록 구성된 하나 이상의 테일 가스 산화기로서, 하나 이상의 테일 가스 산화기는, 연료 전지로부터 출력된 유출물로 상기 연료의 제2 부분을 산화시키도록 구성된 것인 테일 가스 산화기
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 연료 전지 스택은, 연료 전지로부터 출력된 연료가 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향되는 제1 부분 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향되는 제2 부분으로 분할되도록, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기와 유체적으로 결합된 것인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는, 상기 하나 이상의 열 교환기로부터 출력된 모든 연료를 연료 블로어를 통해 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향시키기 위해 상기 연료 블로어와 유체적으로 결합되도록 구성된 것인 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 상기 연료 블로어와 상기 하나 이상의 열 교환기 사이의 위치에서 연료 소스와 유체적으로 결합되도록 구성 것인 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기의 외부 하우징과 이웃하는 것인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징과 이웃하는 것인 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 공기 열 교환기의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기의 외부 하우징과 이웃하는 것인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기 사이에 배치되고 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기와 직접 결합된 것인 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기는 상기 하나 이상의 연료 전지 스택과 상기 하나 이상의 공기 열 교환기 사이에 배치되고 상기 하나 이상의 연료 전지 스택 및 상기 하나 이상의 공기 열 교환기와 직접 결합된 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 저온 연료 열 교환기와 고온 연료 열 교환기를 포함하고, 상기 저온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 연료 블로어와 연료 소스 사이에 배치되며, 상기 고온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 상기 저온 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 연료 전지 스택 사이에 배치된 것인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 일단부에 결합되고, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기 및 상기 하나 이상의 공기 열 교환기는 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 반대측 단부에 결합된 것인 시스템.
  11. 연료 전지에 공급된 연료 및 공기에 기초하여 전류를 발생시키도록 구성된 연료 전지를 각각 포함하는 하나 이상의 연료 전지 스택;
    전류를 발생시키기 위해 연료 전지에 공급된 연료와 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기;
    연료 전지로부터 출력된 연료의 제2 부분 및 연료 전지로부터 출력된 공기를 수취하도록 구성된 하나 이상의 테일 가스 산화기로서, 하나 이상의 테일 가스 산화기는 연료 전지로부터 출력된 유출물로 상기 연료의 제2 부분을 산화시키도록 구성된 것인 테일 가스 산화기
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 연료 전지 스택은, 연료 전지로부터 출력된 연료가 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향되는 제1 부분 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향되는 제2 부분으로 분할되도록 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기와 유체적으로 결합된 것인 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    전류를 발생시키기 위해 상기 연료 전지에 공급된 공기와 상기 연료 전지로부터 출력된 유출물 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 공기 열 교환기
    를 더 포함하는 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는, 상기 하나 이상의 열 교환기로부터 출력된 모든 연료를 연료 블로어를 통해 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 다시 지향시키기 위해 상기 연료 블로어와 유체적으로 결합되도록 구성된 것인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 상기 연료 블로어와 상기 하나 이상의 열 교환기 사이의 위치에서 연료 소스와 유체적으로 결합되도록 구성된 것인 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기의 외부 하우징과 이웃하는 것인 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기의 외부 하우징은 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 외부 하우징과 이웃하는 것인 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 전지 스택은 상기 하나 이상의 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기 사이에 배치되고 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 및 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기와 직접 결합된 것인 시스템.
  18. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 연료 열 교환기는 저온 연료 열 교환기와 고온 연료 열 교환기를 포함하고, 상기 저온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 연료 블로어와 연료 소스 사이에 배치되며, 상기 고온 연료 열 교환기는 연료 유동 사이클을 따라 상기 저온 연료 열 교환기와 상기 하나 이상의 연료 전지 스택 사이에 배치된 것인 시스템.
  19. 하나 이상의 연료 전지 스택의 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분과 혼합 입력 소스 연료 사이에서 열을 교환하도록 구성된 하나 이상의 연료 열 교환기에 혼합 입력 소스 연료를 수취하는 단계;
    하나 이상의 연료 열 교환기에 의해 가열된 적어도 일부 연료 및 하나 이상의 공기 열 교환기에 의해 가열된 적어도 일부 공기를 소비함으로써 상기 하나 이상의 연료 전지 스택의 연료 전지를 이용하여 전류를 발생시키는 단계;
    상기 연료 전지로부터 출력된 연료의 제1 부분을 상기 하나 이상의 연료 열 교환기로 지향시키고 상기 연료 전지로부터 출력된 연료의 나머지 제2 부분을 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 연료 전지로부터 출력된 연료의 상기 제2 부분은 상기 연료의 상기 제1 부분으로부터 분할되고, 상기 연료 전지와 상기 하나 이상의 연료 열 교환기 사이의 위치에서 상기 하나 이상의 테일 가스 산화기로 지향되는 것인 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220137248A (ko) * 2021-04-02 2022-10-12 한국기계연구원 연료 전지 하이브리드 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7310613B2 (ja) * 2020-01-06 2023-07-19 株式会社Ihi 燃料電池システム
DE102021214807A1 (de) * 2021-12-21 2023-06-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Brennstoffzellenvorrichtung
CN114312368A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 潍柴动力股份有限公司 一种燃料电池系统及氢燃料电池公交车

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001052727A (ja) * 1999-08-04 2001-02-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池発電システム
JP2004103282A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質型燃料電池発電システム
JP2016134370A (ja) * 2015-01-22 2016-07-25 本田技研工業株式会社 燃料電池モジュール

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5340664A (en) 1993-09-29 1994-08-23 Ceramatec, Inc. Thermally integrated heat exchange system for solid oxide electrolyte systems
MXPA03009451A (es) 2001-04-18 2004-02-12 Texaco Development Corp PROCESADOR DE COMBUSTIBLE INTEGRADO, PILA DE CELDA DE COMBUSTIBLE Y OXIDADOR DE GAS RESIDUAL CON REMOCIoN DE DIoXIDO DE CARBONO.
US6670062B2 (en) 2001-05-31 2003-12-30 Plug Power Inc. Methods and systems for humidifying fuel for use in fuel processors and fuel cell systems
GB0213561D0 (en) 2002-06-13 2002-07-24 Alstom Fuel cells
US6924053B2 (en) 2003-03-24 2005-08-02 Ion America Corporation Solid oxide regenerative fuel cell with selective anode tail gas circulation
JP4831947B2 (ja) * 2004-09-01 2011-12-07 東京瓦斯株式会社 燃料電池コジェネレーションシステム
US7709118B2 (en) 2004-11-18 2010-05-04 Siemens Energy, Inc. Recuperated atmospheric SOFC/gas turbine hybrid cycle
US8920997B2 (en) 2007-07-26 2014-12-30 Bloom Energy Corporation Hybrid fuel heat exchanger—pre-reformer in SOFC systems
US8288041B2 (en) 2008-02-19 2012-10-16 Bloom Energy Corporation Fuel cell system containing anode tail gas oxidizer and hybrid heat exchanger/reformer
US20090208785A1 (en) 2008-02-20 2009-08-20 Bloom Energy Cororation SOFC electrochemical anode tail gas oxidizer
US8962210B2 (en) 2008-06-06 2015-02-24 Fuelcell Energy, Inc. Modular fuel cell stack assembly including anode gas oxidizer and integrated external manifolds for use in fuel cell stack modules
WO2010044772A1 (en) 2008-10-14 2010-04-22 Utc Power Corporation Solid oxide fuel cell with anode exhaust recycle
WO2011028808A2 (en) * 2009-09-02 2011-03-10 Bloom Energy Corporation Multi-stream heat exchanger for a fuel cell system
JP5504018B2 (ja) * 2010-03-15 2014-05-28 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
US20120034539A1 (en) 2010-08-04 2012-02-09 Raymond George High efficiency and reliable fuel cell system operating at near 100% fuel utilization
EP2661782B1 (en) * 2011-01-06 2018-10-03 Bloom Energy Corporation Sofc hot box components
JP5779371B2 (ja) 2011-03-18 2015-09-16 川崎重工業株式会社 燃料電池およびその運転方法
DE102011088566A1 (de) * 2011-07-13 2013-01-17 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Brennstoffzellensystem
CN104124462A (zh) * 2013-04-25 2014-10-29 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种对电堆阳极尾气进行回收利用的固体氧化物燃料电池系统
GB201312329D0 (en) * 2013-07-09 2013-08-21 Ceres Ip Co Ltd Improved fuel cell systems and methods
US10361444B2 (en) * 2013-12-31 2019-07-23 General Electric Company Solid-oxide fuel cell systems
JP6090246B2 (ja) * 2014-07-04 2017-03-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
JP6506932B2 (ja) 2014-09-17 2019-04-24 フタバ産業株式会社 燃料電池用改質ユニット及び燃料電池モジュール
JP2016134379A (ja) 2015-01-22 2016-07-25 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池用の負極

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001052727A (ja) * 1999-08-04 2001-02-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池発電システム
JP2004103282A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質型燃料電池発電システム
JP2016134370A (ja) * 2015-01-22 2016-07-25 本田技研工業株式会社 燃料電池モジュール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220137248A (ko) * 2021-04-02 2022-10-12 한국기계연구원 연료 전지 하이브리드 시스템

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US20200020963A1 (en) 2020-01-16

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