KR20220070612A - Fuel cell system using steam reformer system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수증기 개질기 시스템에서 버려지는 개질 가스를 활용할 수 있는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel cell system using a steam reformer system, and more particularly, to a fuel cell system using a steam reformer system capable of utilizing reformed gas discarded in the steam reformer system.
연료전지에 수소를 공급하는 방식에는 수소 저장 방식과, 수소 생산 방식이 있다. There are two methods for supplying hydrogen to a fuel cell: a hydrogen storage method and a hydrogen production method.
수소 생산 방식 중에서, 수증기 개질 시스템은 탄화수소계열 혹은 알코올 계열의 연료를 수증기 개질 하여 수소를 생성하여 공급하는 방식이다. Among the hydrogen production methods, the steam reforming system is a method of steam reforming hydrocarbon-based or alcohol-based fuel to generate and supply hydrogen.
수증기 개질 시스템은 수소저장용기에 수소를 저장하고 연료전지에 수소를 공급하는 수소 저장 방식에 비해 수소저장밀도가 높아 효율적이므로, 대부분의 육상용 연료전지 발전 시스템에서는 수증기 개질기 시스템을 통해 연료전지 시스템에 수소를 공급하는 방식을 적용하고 있다. Since the steam reforming system has a higher hydrogen storage density and is more efficient than the hydrogen storage method, which stores hydrogen in a hydrogen storage container and supplies hydrogen to the fuel cell, most onshore fuel cell power generation systems use the steam reformer system to provide A method of supplying hydrogen is applied.
그런데 종래의 수증기 개질기 시스템의 경우, 탄화수소계열 혹은 알코올 계열의 개질 연료를 공급받아 개질 가스를 생산하고, HPU(Hydrogen Production Unit)를 통해 고순도 수소를 생산하여 연료전지에 공급하였다. 이때, 남은 잔량의 개질 가스는 그대로 외부로 폐기시켰다. 연료전지는 산소를 직접 공급하지 않고 공기를 압축기로 공급한 후 가습기에서 충분히 가습 시킨 다음 공급하며, 공기 중의 산소를 연료로 사용하였다. However, in the case of a conventional steam reformer system, a hydrocarbon-based or alcohol-based reformed fuel is supplied to produce reformed gas, and high-purity hydrogen is produced through a Hydrogen Production Unit (HPU) and supplied to a fuel cell. At this time, the remaining amount of reformed gas was discarded to the outside as it is. In the fuel cell, oxygen is not directly supplied, but air is supplied to the compressor and then sufficiently humidified in the humidifier before supply. Oxygen in the air is used as fuel.
본 발명의 목적은 수증기 개질기 시스템에서 버려지는 개질 가스를 활용할 수 있는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system using a steam reformer system capable of utilizing reformed gas discarded from the steam reformer system.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.
본 발명의 일 측면에 따르면 기존의 수증기 개질기 시스템에서 버려지는 개질 가스를 활용할 수 있는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템을 제공한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system using a steam reformer system capable of utilizing reformed gas discarded in an existing steam reformer system.
본 발명의 일 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템은 탄화수소계열 또는 알코올 계열의 개질 연료를 저장하는 연료탱크; 상기 연료탱크로부터 상기 개질 연료를 공급 받아 개질 가스를 생산하는 수증기 개질기 시스템; 상기 수증기 개질기 시스템에서 생산된 상기 개질 가스를 전달 받아 고순도 수소를 생산하는 HPU(Hydrogen Production Unit); 상기 HPU에서 생산된 고순도 수소를 공급받는 연료전지; 상기 HPU에서 사용되고 남은 개질 가스를 연료로 공급받는 연소기; 상기 연소기의 연소에 사용되는 산소를 저장 및 공급하는 산소탱크; 및 상기 산소탱크에서 상기 연소기로 공급되는 산소량을 조절하는 산소 조절부;를 포함한다. A fuel cell system using a steam reformer system according to an embodiment of the present invention includes a fuel tank for storing hydrocarbon-based or alcohol-based reformed fuel; a steam reformer system receiving the reformed fuel from the fuel tank and producing reformed gas; a Hydrogen Production Unit (HPU) configured to receive the reformed gas produced in the steam reformer system and produce high-purity hydrogen; a fuel cell receiving high-purity hydrogen produced in the HPU; a combustor receiving the reformed gas remaining after being used in the HPU as fuel; an oxygen tank for storing and supplying oxygen used for combustion of the combustor; and an oxygen control unit for controlling the amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the combustor.
상기 산소 조절부는, 상기 산소탱크에서 공급되는 산소의 공급량이 상기 연소기에서의 필요한 산소량보다 과다 공급될 경우, 상기 연소기로부터 배기 되는 가스 내의 산소 비율을 설정 비율로 제어할 수 있다. The oxygen control unit, when the supply amount of oxygen supplied from the oxygen tank is more than the required amount of oxygen in the combustor, may control the oxygen ratio in the gas exhausted from the combustor to a set ratio.
본 발명의 일 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템에서, 상기 산소 조절부는, 상기 연소기에서 상기 연료전지로 공급되는 산소의 유량을 검출하는 산소 센서; 상기 산소탱크에서 상기 연소기로 공급되는 산소의 공급량을 조절하도록 개폐되는 산소 공급 밸브; 및 상기 연료전지로 공급되는 산소의 비율을 조절하도록 상기 산소 센서에서 검출된 산소의 유량 정보를 이용하여 상기 산소 공급 밸브의 개폐 동작을 제어하는 산소 제어부;를 포함한다.In a fuel cell system using a steam reformer system according to an embodiment of the present invention, the oxygen control unit may include: an oxygen sensor configured to detect a flow rate of oxygen supplied from the combustor to the fuel cell; an oxygen supply valve that opens and closes to control an amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the combustor; and an oxygen control unit configured to control an opening/closing operation of the oxygen supply valve by using the oxygen flow rate information detected by the oxygen sensor to adjust a ratio of oxygen supplied to the fuel cell.
상기 산소 센서는, 상기 연소기의 출구 측에 위치할 수 있다. The oxygen sensor may be located at an outlet side of the combustor.
상기 산소 공급 밸브는, 상기 산소탱크와 상기 연소기의 사이에 위치할 수 있다. The oxygen supply valve may be located between the oxygen tank and the combustor.
본 발명의 일 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템에서, 상기 산소 조절부는, 상기 연소기에서 상기 연료전지로 공급되는 산소의 유량을 검출하는 산소 센서; 상기 산소탱크에서 상기 연소기로 공급되는 산소의 공급량을 조절하는 MFC; 및 상기 연료전지로 공급되는 산소의 비율을 조절하도록 상기 산소 센서에서 검출된 산소의 유량 정보를 이용하여 상기 MFC를 제어하는 산소 제어부;를 포함한다. In a fuel cell system using a steam reformer system according to an embodiment of the present invention, the oxygen control unit may include: an oxygen sensor configured to detect a flow rate of oxygen supplied from the combustor to the fuel cell; MFC for controlling the supply amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the combustor; and an oxygen control unit configured to control the MFC using information on the flow rate of oxygen detected by the oxygen sensor to adjust a ratio of oxygen supplied to the fuel cell.
본 발명의 일 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템에서, 상기 연료전지로 공급되는 산소가 포함된 가스의 온도를 냉각시키는 냉각기;를 더 포함한다. The fuel cell system using the steam reformer system according to an embodiment of the present invention further includes a cooler for cooling the temperature of the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell.
상기 냉각기는, 상기 연소기의 출구 측과 상기 연료전지의 입구 측 사이에 위치할 수 있다. The cooler may be positioned between an outlet side of the combustor and an inlet side of the fuel cell.
본 발명인 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템에 의하면, 기존의 수증기 개질기 시스템에서 버려지는 개질 가스를 활용할 수 있다. According to the fuel cell system using the steam reformer system according to the present invention, reformed gas discarded from the existing steam reformer system can be utilized.
예를 들어, 본 발명에 의하면 버려지는 개질 가스를 연소기의 연료로 공급하고, 연소를 위한 산소를 산소탱크를 이용하여 공급할 수 있다. 이에 따라, 개질 가스에서 생산된 CO와 잔여 연료는 연소 과정에서 모두 H2O와 CO2로 전환될 수 있으며, 그 결과 CO2, H2O, O2만을 연료전지에 공급할 수 있다. For example, according to the present invention, the waste reformed gas may be supplied as a fuel of a combustor, and oxygen for combustion may be supplied using an oxygen tank. Accordingly, CO and residual fuel produced from the reformed gas may be all converted into H2O and CO2 during the combustion process, and as a result, only CO2, H2O, and O2 may be supplied to the fuel cell.
또한, 본 발명에 의하면 산소탱크에서 공급되는 산소는 대기 중의 공기보다 고압으로, 기존 시스템의 공기 압축기를 생략할 수 있는 장점이 있다. 그리고 개질 과정과 연소 과정에서 발생된 열과 물은 공급되는 산소를 추가되는 에너지원이 없이 가열, 가습 할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, oxygen supplied from the oxygen tank has a higher pressure than air in the atmosphere, and thus the air compressor of the existing system can be omitted. In addition, the heat and water generated during the reforming process and combustion process have the advantage of heating and humidifying the supplied oxygen without an additional energy source.
또한, 본 발명에 의하면 연소기에 공급되는 산소의 유량은 연소기 후단의 산소 센서를 통해 연료전지의 공급되는 배기가스의 산소의 비율을 조절할 때, 밸브나 MFC를 통해 제어할 수 있다. 그리고 연료전지에 공급되는 산소가 포함된 배기가스의 온도를 냉각하기 위해 냉각기를 추가로 설치하여 이용할 수 있다. In addition, according to the present invention, the flow rate of oxygen supplied to the combustor can be controlled through a valve or MFC when adjusting the oxygen ratio of the exhaust gas supplied to the fuel cell through an oxygen sensor at the rear end of the combustor. In addition, a cooler may be additionally installed and used to cool the temperature of the exhaust gas containing oxygen supplied to the fuel cell.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템을 간략히 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명인 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템의 제1 변형예를 간략히 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명인 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템의 제2 변형예를 간략히 도시한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating a fuel cell system using a steam reformer system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram schematically illustrating a first modified example of a fuel cell system using the steam reformer system according to the present invention.
3 is a conceptual diagram schematically illustrating a second modified example of a fuel cell system using the steam reformer system according to the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.In the following, that an arbitrary component is disposed on the "upper (or lower)" of a component or "upper (or below)" of a component means that any component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. Furthermore, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, when it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are “interposed” between each component. It should be understood that “or, each component may be “connected,” “coupled,” or “connected,” through another component.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템에 관하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a fuel cell system using a steam reformer system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면에서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템을 간략히 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명인 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템의 제1 변형예를 간략히 도시한 개념도이며, 도 3은 본 발명인 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템의 제2 변형예를 간략히 도시한 개념도이다. In the drawings, FIG. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating a fuel cell system using a steam reformer system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a first modified example of a fuel cell system using the steam reformer system according to the present invention. 3 is a conceptual diagram schematically illustrating a second modified example of a fuel cell system using the steam reformer system according to the present invention.
본 발명의 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템(100)은 수증기 개질기 시스템(120)에서 버려지는 개질 가스를 효율적으로 활용할 수 있다. The
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템(100)은 연료탱크(110), 수증기 개질기 시스템(120), HPU(Hydrogen Production Unit)(130), 연료전지(140), 연소기(150), 산소탱크(160), 산소 조절부(170)를 포함한다.As shown, the
연료탱크(110)는 탄화수소계열 또는 알코올 계열의 개질 연료를 저장하는 연료 저장 장치를 말한다. The
수증기 개질기 시스템(120)은 상기 연료탱크(110)로부터 상기 개질 연료를 공급 받아 개질 가스를 생산하는 시스템을 말한다. The
HPU(Hydrogen Production Unit)(130)은 상기 수증기 개질기 시스템(120)에서 생산된 상기 개질 가스를 전달 받아 고순도 수소를 생산하는 장치를 말한다. The Hydrogen Production Unit (HPU) 130 refers to a device that receives the reformed gas produced in the
연료전지(140)는 상기 HPU(130)에서 생산된 고순도 수소를 공급받아 전기에너지를 생성하는 것으로, 통상의 기술자에게 자명한 다양한 형태의 연료전지를 제한 없이 이용할 수 있다. The
연소기(150)는 상기 HPU(130)에서 사용되고 남은 개질 가스를 연료로 공급 받으며, 후술될 산소탱크(160)로부터 공급받는 산소를 이용하여 연소시키는 장치이다. The
산소탱크(160)는 상기 연소기(150)의 연소에 사용되는 산소를 저장하며, 필요한 산소량만큼 상기 연소기(150)에 산소를 공급할 수 있다. The
산소 조절부(170)는 상기 산소탱크(160)에서 상기 연소기(150)로 공급되는 산소량을 조절한다. The
예를 들어, 산소탱크에서 공급되는 산소량이 연소에 필요한 산소량보다 더 많이 공급되는 것이 바람직하다. 버려지는 개질 가스를 연소기(150)의 연료로 공급하고, 연소를 위한 산소를 산소탱크(160)에서 연소기로 공급하는데, 연소에 필요한 산소량보다 산소를 과다 공급하여 연소기(150) 후단의 배기 가스의 산소 비율을 특정 비율로 제어할 수 있다. For example, it is preferable that the amount of oxygen supplied from the oxygen tank is supplied more than the amount of oxygen required for combustion. The waste reformed gas is supplied as fuel of the
이에 따라, 개질 가스에서 생산된 CO와 잔여 연료는 연소 과정에서 모두 H2O와 CO2로 전환될 수 있으며, 그 결과 CO2, H2O, O2만을 연료전지에 공급할 수 있다. Accordingly, CO and residual fuel produced from the reformed gas may be all converted into H2O and CO2 during the combustion process, and as a result, only CO2, H2O, and O2 may be supplied to the fuel cell.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템(100)에서, 상기 산소 조절부(170)는, 산소 센서(171), 산소 공급 밸브(175), 산소 제어부(173)를 포함한다.Meanwhile, in the
산소 센서(171)는 상기 연소기(150)에서 상기 연료전지(140)로 공급되는 산소의 유량을 검출하는 장치이다. The
산소 공급 밸브(175)는 상기 산소탱크(160)에서 상기 연소기(150)로 공급되는 산소의 공급량을 조절하도록 개폐 동작되는 밸브 장치를 말한다. The
산소 제어부(173)는 상기 연료전지(140)로 공급되는 산소의 비율을 조절하도록 상기 산소 센서(171)에서 검출된 산소의 유량 정보를 이용하여 상기 산소 공급 밸브(175)의 개폐 동작을 제어할 수 있다. The
예를 들어, 산소 센서(171)는 상기 연소기의 출구 측에 위치할 수 있다. 그리고 산소 공급 밸브(175)는 상기 산소탱크(160)와 상기 연소기(150)의 사이에 위치할 수 있다. For example, the
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템(100)의 경우, 상기 산소 조절부는, 산소 센서(171), MFC(180), 산소 제어부(173)를 포함한다. 여기서, MFC(180)는 Mass Flow Controller를 말한다. Referring to FIG. 2 , in the case of a
한편 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템(100)의 경우, 상기 연료전지(140)로 공급되는 산소가 포함된 배기 가스 온도를 냉각시키는 냉각기(190)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 냉각기(190)는 상기 연소기(150)의 출구 측과 상기 연료전지(140)의 입구 측 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로는, 냉각기(190)는 산소 센서(171)보다 후단에 배치될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 3 , in the case of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 기존의 수증기 개질기 시스템에서 버려지는 개질 가스를 활용할 수 있다. As described above, according to the configuration and operation of the present invention, it is possible to utilize the reformed gas discarded in the existing steam reformer system.
예를 들어, 산소탱크에서 공급되는 산소량이 연소에 필요한 산소량보다 더 많이 공급되는 것이 바람직하다. 버려지는 개질 가스를 연소기(150)의 연료로 공급하고, 연소를 위한 산소를 산소탱크(160)에서 연소기로 공급하는데, 연소에 필요한 산소량보다 산소를 과다 공급하여 연소기(150) 후단의 배기 가스의 산소 비율을 특정 비율로 제어할 수 있다. 이에 따라, 개질 가스에서 생산된 CO와 잔여 연료는 연소 과정에서 모두 H2O와 CO2로 전환될 수 있으며, 그 결과 CO2, H2O, O2만을 연료전지에 공급할 수 있다. For example, it is preferable that the amount of oxygen supplied from the oxygen tank is supplied more than the amount of oxygen required for combustion. The waste reformed gas is supplied as fuel of the
또한, 산소탱크에서 공급되는 산소는 대기 중의 공기보다 고압으로, 기존 시스템의 공기 압축기를 생략할 수 있는 장점이 있다. 그리고 개질 과정과 연소 과정에서 발생된 열과 물은 공급되는 산소를 추가되는 에너지원이 없이 가열, 가습 할 수 있다. In addition, the oxygen supplied from the oxygen tank has a higher pressure than the air in the atmosphere, so there is an advantage in that the air compressor of the existing system can be omitted. And the heat and water generated during the reforming process and combustion process can heat and humidify the supplied oxygen without an additional energy source.
또한, 연소기에 공급되는 산소의 유량은 연소기 후단의 산소 센서를 통해 연료전지의 공급되는 배기가스의 산소의 비율을 조절할 때, 밸브나 MFC를 통해 제어할 수 있다. 그리고 연료전지에 공급되는 산소가 포함된 배기가스의 온도를 냉각하기 위해 냉각기를 추가로 설치하여 이용할 수 있다. In addition, the flow rate of oxygen supplied to the combustor may be controlled through a valve or MFC when the ratio of oxygen in exhaust gas supplied from the fuel cell is adjusted through an oxygen sensor at the rear end of the combustor. In addition, a cooler may be additionally installed and used to cool the temperature of the exhaust gas containing oxygen supplied to the fuel cell.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects of the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.
100: 연료전지 시스템
110: 연료탱크
120: 수증기 개질기 시스템
130: HPU
140: 연료전지
150: 연소기
160: 산소탱크
170: 산소 조절부
171: 산소 센서
173: 산소 제어부
175: 산소 공급 밸브
180: MFC
190: 냉각기100: fuel cell system
110: fuel tank
120: steam reformer system
130: HPU
140: fuel cell
150: combustor
160: oxygen tank
170: oxygen control unit
171: oxygen sensor
173: oxygen control
175: oxygen supply valve
180: MFC
190: cooler
Claims (8)
상기 연료탱크로부터 상기 개질 연료를 공급 받아 개질 가스를 생산하는 수증기 개질기 시스템;
상기 수증기 개질기 시스템에서 생산된 상기 개질 가스를 전달 받아 고순도 수소를 생산하는 HPU(Hydrogen Production Unit);
상기 HPU에서 생산된 고순도 수소를 공급받는 연료전지;
상기 HPU에서 사용되고 남은 개질 가스를 연료로 공급받는 연소기;
상기 연소기의 연소에 사용되는 산소를 저장 및 공급하는 산소탱크; 및
상기 산소탱크에서 상기 연소기로 공급되는 산소량을 조절하는 산소 조절부;
를 포함하는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.
a fuel tank for storing hydrocarbon-based or alcohol-based reformed fuel;
a steam reformer system receiving the reformed fuel from the fuel tank and producing reformed gas;
a Hydrogen Production Unit (HPU) configured to receive the reformed gas produced in the steam reformer system and produce high-purity hydrogen;
a fuel cell receiving high-purity hydrogen produced in the HPU;
a combustor receiving the reformed gas remaining after being used in the HPU as fuel;
an oxygen tank for storing and supplying oxygen used for combustion of the combustor; and
an oxygen control unit for controlling the amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the combustor;
A fuel cell system using a steam reformer system comprising a.
상기 산소 조절부는,
상기 산소탱크에서 공급되는 산소의 공급량이 상기 연소기에서의 필요한 산소량보다 과다 공급될 경우, 상기 연소기로부터 배기 되는 가스 내의 산소 비율을 설정 비율로 제어하는 것을 특징으로 하는
수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.
According to claim 1,
The oxygen control unit,
When the amount of oxygen supplied from the oxygen tank is supplied in excess of the required amount of oxygen in the combustor, the oxygen ratio in the gas exhausted from the combustor is controlled at a set ratio
A fuel cell system using a steam reformer system.
상기 산소 조절부는,
상기 연소기에서 상기 연료전지로 공급되는 산소의 유량을 검출하는 산소 센서;
상기 산소탱크에서 상기 연소기로 공급되는 산소의 공급량을 조절하도록 개폐되는 산소 공급 밸브; 및
상기 연료전지로 공급되는 산소의 비율을 조절하도록 상기 산소 센서에서 검출된 산소의 유량 정보를 이용하여 상기 산소 공급 밸브의 개폐 동작을 제어하는 산소 제어부;
를 포함하는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.
According to claim 1,
The oxygen control unit,
an oxygen sensor for detecting a flow rate of oxygen supplied from the combustor to the fuel cell;
an oxygen supply valve that opens and closes to control an amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the combustor; and
an oxygen control unit controlling an opening/closing operation of the oxygen supply valve by using the oxygen flow rate information detected by the oxygen sensor to adjust a ratio of oxygen supplied to the fuel cell;
A fuel cell system using a steam reformer system comprising a.
상기 산소 센서는,
상기 연소기의 출구 측에 위치하는 것을 특징으로 하는
수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.
4. The method of claim 3,
The oxygen sensor is
characterized in that it is located on the outlet side of the combustor
A fuel cell system using a steam reformer system.
상기 산소 공급 밸브는,
상기 산소탱크와 상기 연소기의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는
수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.
5. The method of claim 4,
The oxygen supply valve,
It characterized in that it is located between the oxygen tank and the combustor.
A fuel cell system using a steam reformer system.
상기 산소 조절부는,
상기 연소기에서 상기 연료전지로 공급되는 산소의 유량을 검출하는 산소 센서;
상기 산소탱크에서 상기 연소기로 공급되는 산소의 공급량을 조절하는 MFC; 및
상기 연료전지로 공급되는 산소의 비율을 조절하도록 상기 산소 센서에서 검출된 산소의 유량 정보를 이용하여 상기 MFC를 제어하는 산소 제어부;
를 포함하는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.
According to claim 1,
The oxygen control unit,
an oxygen sensor for detecting a flow rate of oxygen supplied from the combustor to the fuel cell;
MFC for controlling the supply amount of oxygen supplied from the oxygen tank to the combustor; and
an oxygen control unit for controlling the MFC using information on the flow rate of oxygen detected by the oxygen sensor to adjust a ratio of oxygen supplied to the fuel cell;
A fuel cell system using a steam reformer system comprising a.
상기 연료전지로 공급되는 산소가 포함된 가스의 온도를 냉각시키는 냉각기;
를 더 포함하는 수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
a cooler for cooling the temperature of the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell;
A fuel cell system using a steam reformer system further comprising a.
상기 냉각기는,
상기 연소기의 출구 측과 상기 연료전지의 입구 측 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는
수증기 개질기 시스템을 이용한 연료전지 시스템.8. The method of claim 7,
The cooler is
It characterized in that it is located between the outlet side of the combustor and the inlet side of the fuel cell.
A fuel cell system using a steam reformer system.
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|---|---|---|---|
| KR1020200157330A KR20220070612A (en) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Fuel cell system using steam reformer system |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101670174B1 (en) | 2015-06-05 | 2016-10-27 | 대우조선해양 주식회사 | Hydrogen supply system of submarine and management method thereof |
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