KR20240001467A - 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법 - Google Patents
암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240001467A KR20240001467A KR1020220078145A KR20220078145A KR20240001467A KR 20240001467 A KR20240001467 A KR 20240001467A KR 1020220078145 A KR1020220078145 A KR 1020220078145A KR 20220078145 A KR20220078145 A KR 20220078145A KR 20240001467 A KR20240001467 A KR 20240001467A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ammonia
- electrode
- fuel cell
- hydrogen
- air
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 374
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 227
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 187
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000002407 reforming Methods 0.000 title description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 84
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 84
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 90
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 44
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 42
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 20
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 19
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 14
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 12
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 8
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 238000011017 operating method Methods 0.000 abstract description 6
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 14
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 13
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 241000968352 Scandia <hydrozoan> Species 0.000 description 7
- HJGMWXTVGKLUAQ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);scandium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sc+3].[Sc+3] HJGMWXTVGKLUAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 3
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
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
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
- H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
- H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
- H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
-
- 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
- H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
-
- 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
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고체산화물 연료전지 모듈은 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되는 연료전지 셀을 5개 이상 포함하는 연료전지 스택; 및 상기 연료전지 스택 일측에 배치되며, 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀;을 포함하되, 상기 연료전지 셀 및 암모니아 전해셀 사이에는 분리판이 형성되며, 상기 연료전지 셀은 상기 연료극 및 공기극에 각각 공급된 수소 및 공기를 이용하여 물과 전기를 생산하고, 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극에 유입된 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하며, 상기 연료전지 셀에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 전해셀로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며, 상기 암모니아 전해셀에서 생산된 수소는 상기 연료전지 셀의 연료극에 유입된다.
Description
본 발명은 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법에 관한 것이다.
연료전지는 수소와 산소가 만나 물이 되는 반응을 이용하여 전기를 생산한다. 연료전지는 전해질 종류와 작동온도에 따라 알카라인 연료전지(AFC), 인산형 연료전지(PAFC), 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC) 및 고체산화물 연료전지(SOFC) 등이 있다.
이 중에서 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)는 전해질로 이온전도성 소재를 사용하며 500~1000℃의 고온 환경에서 운전되며, 에너지 변환효율이 우수하고, 세라믹 산화물 전해질을 사용하여 내구성이 우수하며, 수소 이외에도 자체적 내부 개질에 의해 다양한 연료 사용이 가능한 장점을 가져 주목받고 있다.
도 1은 종래 고체산화물 연료전지를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 고체산화물 연료전지는 산소 이온(O2-) 전도성의 전해질(2) 및 전해질(2) 양면에 각각 형성되는 공기극(cathode)(3) 및 연료극(anode)(1)을 포함할 수 있다.
상기 고체산화물 연료전지는 하기 반응식 1과 같이 연료극(1)에 공급된 수소와 반응함으로써 물이 생성되고, 하기 반응식 3과 같이 공기극(3)에서 산소의 환원 반응에 의해 산소 이온이 생성되며, 상기 생성된 산소 이온은 하기 반응식 2와 같이 전해질(2)을 통해 연료극(1)으로 이동하게 된다. 이 때 연료극(1)에서 전자가 생성되고 공기극(3)에서 전자가 소모되므로 두 전극을 서로 연결하여 전류를 발생할 수 있다.
(반응식 1) H2 + O2- → H2O + 2e-
(반응식 2) O2- 이동
(반응식 3) O2 + 2e- → O2-
한편, 재생에너지 자원이 풍부한 해외 등에서는 전통적인 암모니아 합성 공정을 적용하여 재생에너지로부터 생성된 그린 수소를 암모니아 형태로 저장한 후, 타 지역으로 이동하여 암모니아로부터 수소를 추출하여 연료전지에 공급, 전기를 생산하는 기술 개발이 진행되고 있다.
이와 같이 연료전지의 연료로서 순수 수소가 아닌 연료 사용시 연료로부터 수소를 추출하는 개질기가 존재하며, 이로부터 생성된 수소를 연료전지 스택에 공급해 전기생산시 반응열과 줄(joule) 열이 발생하며, 이를 냉각시키기 위한 열교환기 및 냉각 설비가 추가 요구된다. 따라서 수소 이외의 연료를 사용하는 경우 이상적 효율 대비 낮은 효율을 가진다. 또한, 연료전지 장치는 연료전지 스택이 포함된 핫박스 외에도 전력변환기 외 펌프, 블로워 및 센서 등의 추가적인 BOP(Balance of plant) 설비들이 다량 구성되기 때문에, 운전 효율을 높이기 위해 열교환기와 냉각설비를 최소화하는 것이 중요하다.
현재 암모니아를 직접 연료전지에 공급하여 전기를 생산하는 기술은 연구 개발 단계로서 기존 암모니아를 크래킹하여 수소를 생산 시 많은 양의 열에너지가 필요하며, 별도의 암모니아로부터 수소를 생산하기 위한 반응기 설비가 필요하다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2022-0058801호(2022.05.10. 공개, 발명의 명칭: 연료전지 및 이를 포함하는 선박)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 연료전지 발전 및 암모니아 분해가 동시에 발생하며, 전기 및 수소 생산 효율이 우수한 고체산화물 연료전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 운전시 열밸런스를 최적화하고 설비 손상을 방지하며, 열교환기와 냉각 설비를 최소화하여 경제성이 우수한 고체산화물 연료전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연료 다양화가 가능하며 친환경성이 우수한 고체산화물 연료전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고체산화물 연료전지 모듈을 이용한 연료전지 운전방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고체산화물 연료전지 모듈은 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되는 연료전지 셀을 5개 이상 포함하는 연료전지 스택; 및 상기 연료전지 스택 일측에 배치되며, 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀;을 포함하되, 상기 연료전지 셀 및 암모니아 전해셀 사이에는 분리판이 형성되며, 상기 연료전지 셀은 상기 연료극 및 공기극에 각각 공급된 수소 및 공기를 이용하여 물과 전기를 생산하고, 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극에 유입된 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하며, 상기 연료전지 셀에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 전해셀로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며, 상기 암모니아 전해셀에서 생산된 수소는 상기 연료전지 셀의 연료극에 유입된다.
한 구체예에서 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료전지 스택은 상기 암모니아 전해셀 1개 당 연료전지 셀을 5개 내지 7개 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아(ZrO2)계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함하며, 상기 전해질층은 지르코니아(ZrO2)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함하고, 그리고 상기 공기극은 란타넘(La)계 또는 바륨(Ba)계 기반의, 단일 및 다차원 페로브스카이트계 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 전극은 루테늄(Ru), 세슘(Cs), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함하며, 상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함하고, 그리고 상기 제2 전극은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
다른 구체예에서 상기 고체산화물 연료전지 모듈은 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되며, 상기 연료극의 일면에는 암모니아 분해용 촉매층이 형성되며, 상기 촉매층 일면에는 분리판이 형성되고, 상기 촉매층 및 공기극은 각각 암모니아 및 공기가 유입되며, 상기 촉매층에서 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하고, 상기 수소는 상기 연료극으로 유입되어 상기 유입된 공기와 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 촉매층으로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며, 상기 촉매층은 상기 연료극보다 두께가 두껍다.
한 구체예에서 상기 촉매층은 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 루테늄(Ru) 및 세슘(Cs) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료극과 촉매층 사이에 형성되는 암모니아 분해층을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 고체산화물 연료전지 모듈은 순차적으로 적층된 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극을 포함하는 제1 챔버; 순차적으로 적층된 공기극, 전해질층 및 연료극을 포함하는 제2 챔버; 및 상기 제1 챔버 하부와 제2 챔버 하부를 연결하는 이송라인;을 포함하고, 상기 제1 챔버의 상부에서 암모니아가 제1 전극으로 유입되어 분해되어 질소 및 수소가 생산되며, 상기 수소는 이송라인을 통해 상기 제2 챔버 하부로 유입되며, 상기 재2 챔버의 상부에서 공기가 상기 공기극으로 유입되어, 상기 유입된 수소와 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 이송라인을 통해 제1 챔버로 공급되어 암모니아 분해에 사용된다.
한 구체예에서 상기 제1 챔버는 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈을 포함하는 연료전지 모듈 운전방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 연료전지 모듈 운전방법은 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되는 연료전지 셀을 5개 이상 포함하는 연료전지 스택 및 상기 연료전지 스택 일측에 배치되며, 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀;을 포함하되, 상기 연료전지 셀 및 암모니아 전해셀 사이에는 분리판이 형성되는, 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈을 포함하는 연료전지 모듈 운전방법이며, 상기 연료전지 셀의 연료극 및 공기극에 각각 수소 및 공기를 공급하고 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 암모니아 전해셀의 제1 전극에 암모니아를 유입하고 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하는 단계;를 포함하되, 상기 연료전지 셀에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 전해셀로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며, 상기 암모니아 전해셀에서 생산된 수소는 상기 연료전지 셀의 연료극에 유입된다.
한 구체예에서 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료전지 스택은 상기 암모니아 전해셀 1개 당 연료전지 셀을 5개 내지 7개 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아(ZrO2)계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함하며, 상기 전해질층은 지르코니아(ZrO2)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함하며, 상기 공기극은 란타넘(La)계 또는 바륨(Ba)계 기반 단일 및 다차원 페로브스카이트계 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 전극은 루테늄(Ru), 세슘(Cs), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함하며, 상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함하고, 그리고 상기 제2 전극은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명은 연료전지 발전 및 암모니아 분해가 동시에 발생하며, 전기 및 수소 생산 효율이 우수하고, 연료전지 발전 과정에서 발생하는 반응열을 암모니아 분해에 사용하여 열밸런스를 최적화하고 설비 손상을 방지하며, 열교환기와 냉각 설비를 최소화하여 경제성이 우수하고, 연료 다양화가 가능하며 친환경성이 우수할 수 있다.
도 1은 종래의 고체산화물 연료전지를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈
본 발명의 하나의 관점은 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈에 관한 것이다.
제1 구체예
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 고체산화물 연료전지 모듈(1000)은 연료극(10), 전해질층(20) 및 공기극(30)이 순차적으로 형성되는 연료전지 셀(100)을 5개 이상 포함하는 연료전지 스택; 및 상기 연료전지 스택 일측에 배치되며, 제1 전극(12), 암모니아 분해층(22) 및 제2 전극(32)이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀(200);을 포함한다. 상기 연료전지 셀 및 암모니아 전해셀 사이에는, 분리판이 형성된다.
상기 도 1을 참조하면, 연료전지 스택의 연료전지 셀(100)의 공기극(30)과, 암모니아 전해셀(200)의 제1 전극(12) 사이와, 제2 전극(32) 일측에 분리판(300)이 각각 형성될 수 있다. 상기 도 1에는 도시되지 않았지만, 분리판(300)과 제1 전극(12) 및 공기극(30) 사이에는 금속 소재의 메쉬(mesh)층 또는 폼(foam)층을 형성하여, 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 또한 연료전지 스택의 연료전지 셀 사이는 각각 분리판이 형성되며, 상기 분리판과 연료극 및 공기극 사이에는 금속메쉬층 또는 금속폼층이 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료전지 셀(100) 및 암모니아 전해셀(200)은 각각 식 1및 식 2와 같은 반응이 발생할 수 있다:
[식 1]
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) + 전기 + 열: △rxnH = -241.8kJ/mol
[식 2]
NH3(g) + 열 → 1/2N2(g) + 3/2H2(g): △rxnH = 45.9kJ/mol.
상기 식 1 및 식 2에 따른 열역학적 반응 엔탈피를 고려하여, 고체산화물 연료전지 모듈을 구성할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료전지 스택은 암모니아 전해셀 1개 당 연료전지 셀을 5개 이상 포함한다. 상기 조건에서 암모니아 분해가 용이하게 발생하지 않으며 연료전지 발전 과정에서 발생하는 반응열을 암모니아 분해에 사용하여 열밸런스를 최적화하며, 열교환기 및 냉각설비를 최소화 하면서도 과열에 의한 전극 등의 설비 손상을 방지할 수 있다. 상기 연료전지 셀을 5개 미만으로 포함시, 암모니아 분해가 발생할 수 있으나, 추가적인 가열 설비 또는 열교환기가 요구되어 경제성이 저하될 수 있다. 예를 들면 상기 연료전지 스택은 암모니아 전해셀 1개 당 연료전지 셀을 5개 내지 7개, 예를 들면 5개 내지 6개 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료전지 셀은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면 초기에는 셀의 정상적인 운전을 위해 상기 수소 및 공기는 500~1000℃로 가열하여 유입할 수 있으며, 전기를 생산하는 시점에는 줄(joule)열에 의해 가열양을 최소화 할 수 있다.
상기 연료전지 셀은 상기 연료극 및 공기극에 각각 공급된 수소 및 공기를 이용하여 물과 전기를 생산하고, 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극에 유입된 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산한다.
연료전지 셀(100)에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 암모니아 전해셀(200)로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며, 암모니아 전해셀(200)에서 생산된 수소는 연료전지 셀(100)의 연료극에 유입되어 공기와 반응하여 질소 및 수소를 생산하게 된다.
한 구체예에서 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극(12) 및 제2 전극(32)을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 제1 전극(12)에 유입되는 암모니아를 전기분해할 수 있다. 한 구체예에서 상기 암모니아 전해셀은 약 83mV의 전위차가 발생하며, 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결시 전위차가 0V가 되어 암모니아를 분해하는 구동력을 확보할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 지르코니아계 화합물은 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아 또는 스칸디아(Sc2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 연료극은 니켈(Ni) 및 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아 및 스칸디아(Sc2O3) 안정화 지르코니아 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 페로브스카이트는 ABO3 구조를 가지는 화합물 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 전해질층은 산소이온 전도성 전해질을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 전해질층은 산소이온 전도체인 지르코니아(ZrO3)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 지르코니아계 화합물은 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아 또는 스칸디아(Sc2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 바륨계 페로브스카이트 화합물은 BaZrO3의 페로브스카이트 물질에 이트륨(Y), 세륨(Ce), 이터븀(Yb) 등의 란타넘족이 도핑된 것일 수 있다. 상기 전해질을 포함시 수소 이온 전도성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 공기극은 란타넘(La) 및 니켈(Ni) 등을 포함하는 란타넘(La)계 또는 바륨(Ba)계 기반 단일 및 다차원 페로브스카이트계 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 공기극은 란타넘(La), 스트론튬(Sr), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는, 페로브스카이트계를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 전극은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 암모니아 분해층은 수소이온 전도성 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 암모니아 분해층을 포함시 암모니아 분해 효율성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 전극은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
제2 구체예
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 고체산화물 연료전지 모듈(2000)은 연료극(10), 전해질층(20) 및 공기극(30)이 순차적으로 형성되며, 상기 연료극의 일면에는 암모니아 분해용 촉매층(40)이 형성되며, 상기 촉매층 일면에는 분리판이 형성된다. 상기 도 3에는 도시되지 않았으나, 분리판(300)과 공기극(40) 사이에는 금속 소재의 메쉬층 또는 폼층이 형성되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 촉매층(40) 및 공기극(30)은 각각 암모니아 및 공기가 유입되며, 촉매층(40)에서 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하고, 상기 수소는 연료극(10)으로 유입되어 상기 유입된 공기와 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 촉매층으로 공급되어 암모니아 분해에 사용된다.
상기 도 3을 참조하면, 촉매층(40)은 상기 연료극(10)보다 두께가 두껍게 형성된다. 상기 조건에서 연료전지 반응에 의해 물과 전기 생산시 발생하는 열량을 암모니아 분해용 촉매층으로 용이하게 전달하여 수소를 생산할 수 있다. 상기 촉매층의 두께가 연료극 두께 이하로 형성시, 연료극의 손상이 발생할 수 있다. 예를 들면 상기 연료극 및 촉매층은 1:1.2~1:4의 두께 비로 형성될 수 있다. 예를 들면 1:1.5~1:2.5 두께비로 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 촉매층은 수소이온 전도성 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 촉매층은 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 루테늄(Ru) 및 세슘(Cs) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 촉매층 성분을 포함시 암모니아가 용이하게 분해될 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 연료극은 니켈(Ni) 및 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 지르코니아계 화합물은 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아 또는 스칸디아(Sc2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.
상기 페로브스카이트는 ABO3 구조를 가지는 화합물 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 전해질층은 산소이온 전도성 전해질을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 전해질층은 산소이온 전도체인 지르코니아(ZrO3)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 지르코니아계 화합물은 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아 또는 스칸디아(Sc2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 바륨계 페로브스카이트 화합물은 BaZrO3의 페로브스카이트 물질에 이트륨(Y), 세륨(Ce), 이터븀(Yb) 등의 란타넘족이 도핑된 것일 수 있다. 상기 전해질을 포함시 산소 이온 전도성이 우수할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 한 구체예에서 상기 연료전지 모듈(3000)은 연료극(10)과 촉매층(40) 사이에 형성되는 암모니아 분해층(22)을 더 포함할 수 있다.
상기 도 4를 참조하면, 고체산화물 연료전지 셀과, 수소이온 전도성 화합물을 포함하는 암모니아 분해층을 연결하며, 수소이온 전도성의 촉매층에서 암모니아로부터 분해된 수소이온이 고체산화물 연료전지 셀의 연료극에 바로 공급되어 공기(산소이온) 과의 전기화학 반응에 의해 전기를 생산한다. 상기 전기 생산시 발생한 열은 암모니아 분해층(22)으로 전달되어 고체산화물 연료전지 모듈(3000)의 발열을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 암모니아 분해층을 포함시, 암모니아가 직접 고체산화물 연료전지의 연료극에 접촉하지 않아 암모니아에 의한 전극 열화를 최소화 할 수 있다.
한 구체예에서 상기 암모니아 분해층(22)은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 암모니아 분해층을 포함시 암모니아 분해 효율성이 우수할 수 있다.
제3 구체예
도 5는 본 발명의 다른 구체예에 따른 고체산화물 연료전지 모듈을 나타낸 것이다. 상기 도 5를 참조하면 고체산화물 연료전지 모듈(400)은 순차적으로 적층된 제1 전극(12), 암모니아 분해층(22) 및 제2 전극(32)을 포함하는 제1 챔버(400); 순차적으로 적층된 공기극(30), 전해질층(20) 및 연료극(10)을 포함하는 제2 챔버(410); 및 상기 제1 챔버 하부와 제2 챔버 하부를 연결하는 이송라인;을 포함한다.
한 구체예에서 상기 제1 전극은 루테늄(Ru), 세슘(Cs), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 암모니아 분해층은 수소이온 전도성 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 암모니아 분해층을 포함시 암모니아 분해 효율성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 전극은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 지르코니아계 화합물은 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아 또는 스칸디아(Sc2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 연료극은 니켈(Ni) 및 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다. 상기 페로브스카이트는 ABO3 구조를 가지는 화합물 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 전해질층은 산소이온 전도성 전해질을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 전해질층은 산소이온 전도체인 지르코니아(ZrO3)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 지르코니아계 화합물은 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아 또는 스칸디아(Sc2O3) 안정화 지르코니아를 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 바륨계 페로브스카이트 화합물은 BaZrO3의 페로브스카이트 물질에 이트륨(Y), 세륨(Ce), 이터븀(Yb) 등의 란타넘족이 도핑된 것일 수 있다. 상기 전해질을 포함시 산소 이온 전도성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 공기극은 란타넘(La)계 또는 바륨(Ba)계 기반 단일 및 다차원 페로브스카이트계 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 공기극은 란타넘(La), 스트론튬(Sr), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는, 페로브스카이트계를 포함할 수 있다.
상기 도 5를 참조하면, 제1 챔버의 상부에서 암모니아가 제1 전극으로 유입되어 분해되어 질소 및 수소가 생산되며, 상기 수소는 이송라인을 통해 상기 제2 챔버 하부로 유입되며, 상기 재2 챔버의 상부에서 공기가 상기 공기극으로 유입되어, 상기 유입된 수소와 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 이송라인을 통해 제1 챔버로 공급되어 암모니아 분해에 사용된다.
한 구체예에서 상기 암모니아는 제1 챔버(400)의 상부로부터 유입되며, 상기 암모니아의 분해 과정에서 발생하는 질소를 제1 챔버(400) 상부로 배출할 수 있다. 상기 암모니아의 유입과 질소의 배출은 제1 챔버 상부에 유입라인과 배출라인을 구비하여 수행할 수 있다.
상기 공기는 제2 챔버(410)의 상부로부터 유입되며, 유입된 수소를 이용하여 반응하여 물과 전기를 생산할 수 있다. 상기 생산된 물은 제2 챔버의 하부에 배출라인을 통해 배출할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 챔버는 제1 전극(12) 및 제2 전극(32)을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해할 수 있다. 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결시 전위차가 0V가 되어 암모니아를 분해하는 구동력을 확보할 수 있다.
내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈을 포함하는 연료전지 모듈 운전방법
본 발명의 다른 관점은 상기 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈을 포함하는 연료전지 모듈 운전방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 연료전지 모듈 운전방법은 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되는 연료전지 셀을 5개 이상 포함하는 연료전지 스택 및 상기 연료전지 스택 일측에 배치되며, 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀;을 포함하되, 상기 연료전지 셀 및 암모니아 전해셀 사이에는 분리판이 형성되는, 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈을 포함하는 연료전지 모듈을 이용하여 실시된다.
상기 연료전지 모듈은 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한 구체예에서 상기 연료전지 모듈 운전방법은 상기 연료전지 셀의 연료극 및 공기극에 각각 수소 및 공기를 공급하고 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 암모니아 전해셀의 제1 전극에 암모니아를 유입하고 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하는 단계;를 포함한다.
예를 들면 상기 수소 및 공기는 500~1000℃로 가열하여 유입할 수 있다.
상기 연료전지 셀에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 전해셀로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며, 상기 암모니아 전해셀에서 생산된 수소는 상기 연료전지 셀의 연료극에 유입된다.
한 구체예에서 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료전지 스택은 상기 연료전지 셀을 5개 내지 7개 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함하며, 상기 전해질층은 지르코니아(ZrO3)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함하며, 상기 공기극은 란타넘(La)계 또는 바륨(Ba)계 기반 단일 및 다차원 페로브스카이트계 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 전극은 루테늄(Ru), 세슘(Cs), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함하며, 상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함하고, 그리고 상기 제2 전극은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명은 고체산화물 연료전지 모듈에 사용되는 연료로 수소 외 암모니아(NH3)를 직접 공급하거나, 암모니아의 분해 셀을 적용하여 기존의 고체산화물 연료전지 스택의 열관리를 보다 용이하게 할 수 있으며, 암모니아를 활용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지를 통해 연료전지의 발전 효율을 극대화 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
실시예 1
도 2와 같은 고체산화물 연료전지 모듈을 구성하여 운전하였다. 구체적으로 연료전지 모듈(1000)은 연료극(10), 전해질층(20) 및 공기극(30)이 순차적으로 형성된 연료전지 셀을 6개 포함하는 연료전지 스택(100); 및 연료전지 스택(100) 일측에 배치되며, 제1 전극(12), 암모니아 분해층(22) 및 제2 전극(32)이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀(200);을 포함하되, 연료전지 셀(100)과 암모니아 전해셀(200)은 각각 분리판(300)에 의해 서로 이격하고 분리판(300)과 공기극(30) 및 제1 전극(12) 사이에 각각 금속메쉬층 또는 금속폼층을 형성하여 전기적으로 연결되었다.
연료극은 니켈(Ni) 및 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아로 형성되었고, 전해질층은 이트리아(Y2O3) 안정화 지르코니아로 형성되었으며, 공기극은 란타넘(La), 스트론튬(Sr), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 페로브스카이트계 로 형성되었다.
제1 전극은 루테늄(Ru) 및 세슘(Cs)으로 형성되었고, 제2 전극은 백금(Pt)으로 형성되었고, 암모니아 분해층은 이트륨(Y), 세륨(Ce) 및 이터븀(Yb)이 도핑된 BaZrO3로 형성되었다.
연료전지 스택(100)은 6개의 연료전지 셀(100)을 서로 전기적으로 연결하였으며, 암모니아 전해셀(200)은 제1 전극(12) 및 제2 전극(32)을 전기적으로 연결하여, 전위차를 0V로 유지하여 암모니아를 분해하기 위한 구동력을 확보하였다.
상기 연료전지 셀의 연료극 및 공기극에 각각 가열된 수소 및 공기를 공급하고 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 암모니아 전해셀의 제1 전극에 암모니아를 유입하고 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하였다.
또한 상기 연료전지 셀에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 전해셀로 공급되어 암모니아 분해에 사용되었고, 상기 암모니아 전해셀에서 생산된 수소는 상기 연료전지 셀의 연료극에 유입되어 전기를 생산하는 반응에 사용되었다.
실시예 2
도 3과 같은 고체산화물 연료전지 모듈을 구성하여 운전하였다. 구체적으로 연료전지 모듈(2000)은 연료극(10), 전해질층(20) 및 공기극(30)이 순차적으로 형성되며, 연료극(10)의 일면에는 암모니아 분해용 촉매층(40)이 형성되고, 촉매층(40) 일면에 분리판(300)이 형성되고, 분리판(300)과 촉매층(40) 사이에 금속메쉬층 또는 금속폼층을 형성하여 전기적으로 연결되었다. 이때 연료극(10)과 촉매층(40) 1:2의 두께비로 형성되었다.
상기 촉매층은 루테늄(Ru) 및 세슘(Cs)으로 형성되었으며, 연료극, 전해질층, 공기극은 실시예 1과 동일한 소재를 사용하였다.
그 다음에, 상기 촉매층 및 공기극에 각각 가열된 암모니아 및 공기를 유입하고, 상기 촉매층에서 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하고, 상기 수소는 상기 연료극으로 유입되어 상기 유입된 공기와 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 촉매층으로 공급되어 암모니아 분해에 사용되었다.
실시예 3
도 4와 같은 고체산화물 연료전지 모듈을 구성하여 운전하였다. 구체적으로 연료전지 모듈(3000)은 연료극(10), 전해질층(20) 및 공기극(30)이 순차적으로 형성되며, 연료극(10)의 일면에는 암모니아 분해층(22) 및 암모니아 분해용 촉매층(40)이 순차적으로 형성되고, 촉매층(40) 일면에 분리판(300)이 형성되고, 분리판(300)과 촉매층(40) 사이에 금속메쉬층 또는 금속폼층을 형성하여 전기적으로 연결되었다. 이때 연료극(10)과 촉매층(40) 1:2의 두께비로 형성되었다.
그 다음에, 상기 암모니아 분해층 및 공기극에 각각 가열된 질소, 암모니아 및 공기를 유입하고, 상기 암모니아 분해층과 촉매층에서 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하였다. 상기 생산된 수소는 상기 연료극으로 유입되어 상기 유입된 공기와 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 분해층으로 공급되어 암모니아 분해에 사용되었다.
실시예 4
도 5와 같은 고체산화물 연료전지 모듈을 구성하여 운전하였다. 구체적으로 연료전지 모듈(4000)은 순차적으로 적층된 제1 전극(12), 암모니아 분해층(22) 및 제2 전극(32)을 포함하는 제1 챔버(400); 순차적으로 적층된 공기극(30), 전해질층(20) 및 연료극(10)을 포함하는 제2 챔버(410); 및 상기 제1 챔버 하부와 제2 챔버 하부를 연결하는 이송라인(420);을 포함하였다.
또한, 제1 챔버(100)의 제1 전극(12) 및 제2 전극(32)을 전기적으로 연결하여, 전위차를 0V로 유지하여 암모니아를 분해하기 위한 구동력을 확보하였다.
그 다음에, 상기 제1 챔버의 상부에서 암모니아를 제1 전극으로 유입하고 분해하여 질소 및 수소를 생산하였으며, 상기 수소는 이송라인을 통해 상기 제2 챔버 하부로 유입되어 연료극으로 유입되었고, 상기 재2 챔버의 상부에서 가열된 공기가 상기 공기극으로 유입되어, 상기 유입된 수소와 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 이송라인을 통해 제1 챔버로 공급되어 암모니아 분해에 사용되었다.
비교예
연료전지 스택(100)은 4개의 연료전지 셀(100)을 서로 전기적으로 연결하여 구성한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 연료전지 모듈을 구성하여 운전하였다.
상기 연료전지 모듈의 운전 결과, 실시예 1~4의 연료전지 모듈은 별도의 열교환기와 냉각기를 구비하지 않아도 연료극 및 공기극의 과열을 방지하여 설비손상 방지효과가 우수한 것을 알 수 있었다.
반면 비교예의 경우 암모니아 전해셀에 전달되는 열이 낮아 암모니아 전해셀의 운전 효율성이 저하되어 생산되는 수소량이 실시예에 비해 저하되는 것을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 연료극 2: 전해질
3: 공기극 10: 연료극
12: 제1 전극 20: 전해질
22: 암모니아 분해층 30: 공기극
32: 제2 전극 40: 촉매층
100: 연료전지 셀 200: 암모니아 전해셀
300: 분리판 400: 제1 챔버
410: 제2 챔버 420: 이송라인
1000, 2000, 3000, 4000: 연료전지 모듈
3: 공기극 10: 연료극
12: 제1 전극 20: 전해질
22: 암모니아 분해층 30: 공기극
32: 제2 전극 40: 촉매층
100: 연료전지 셀 200: 암모니아 전해셀
300: 분리판 400: 제1 챔버
410: 제2 챔버 420: 이송라인
1000, 2000, 3000, 4000: 연료전지 모듈
Claims (16)
- 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되는 연료전지 셀을 셀을 5개 이상 포함하는 연료전지 스택; 및
상기 연료전지 스택 일측에 배치되며, 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀;을 포함하되,
상기 연료전지 셀 및 암모니아 전해셀 사이에는 분리판이 형성되며,
상기 연료전지 셀은 상기 연료극 및 공기극에 각각 공급된 수소 및 공기를 이용하여 물과 전기를 생산하고,
상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극에 유입된 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하며,
상기 연료전지 셀에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 전해셀로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며,
상기 암모니아 전해셀에서 생산된 수소는 상기 연료전지 셀의 연료극에 유입되는, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해하는, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 연료전지 스택은 상기 암모니아 전해셀 1개 당 연료전지 셀을 5개 내지 7개 포함하는 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아(ZrO2)계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함하며,
상기 전해질층은 지르코니아(ZrO3)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함하고, 그리고
상기 공기극은 란타넘(La)계 또는 바륨(Ba)계 기반의, 단일 및 다차원 페로브스카이트계 중 하나 이상 포함하는, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 루테늄(Ru), 세슘(Cs), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함하며,
상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함하고, 그리고
상기 제2 전극은 루테늄(Ru), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함하는 고체산화물 연료전지 모듈.
- 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되며,
상기 연료극의 일면에는 암모니아 분해용 촉매층이 형성되며, 상기 촉매층 일면에는 분리판이 형성되고,
상기 촉매층 및 공기극은 각각 암모니아 및 공기가 유입되며, 상기 촉매층에서 암모니아를 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하고,
상기 수소는 상기 연료극으로 유입되어 상기 유입된 공기와 반응하여 물과 전기를 생산하고,
상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 촉매층으로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며,
상기 촉매층은 상기 연료극보다 두께가 두꺼운 것인, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제6항에 있어서, 상기 촉매층은 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 루테늄(Ru) 및 세슘(Cs) 중 하나 이상을 포함하는, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제6항에 있어서, 상기 연료극과 촉매층 사이에 형성되는 암모니아 분해층을 더 포함하는, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제8항에 있어서, 상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함하는 고체산화물 연료전지 모듈.
- 순차적으로 적층된 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극을 포함하는 제1 챔버;
순차적으로 적층된 공기극, 전해질층 및 연료극을 포함하는 제2 챔버; 및
상기 제1 챔버 하부와 제2 챔버 하부를 연결하는 이송라인;을 포함하고,
상기 제1 챔버의 상부에서 암모니아가 제1 전극으로 유입되어 분해되어 질소 및 수소가 생산되며,
상기 수소는 이송라인을 통해 상기 제2 챔버 하부로 유입되며,
상기 재2 챔버의 상부에서 공기가 상기 공기극으로 유입되어, 상기 유입된 수소와 반응하여 물과 전기를 생산하고,
상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 이송라인을 통해 제1 챔버로 공급되어 암모니아 분해에 사용되는, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 제10항에 있어서, 상기 제1 챔버는 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해하는, 고체산화물 연료전지 모듈.
- 연료극, 전해질층 및 공기극이 순차적으로 형성되는 연료전지 셀을 5개 이상 포함하는 연료전지 스택 및 상기 연료전지 스택 일측에 배치되며, 제1 전극, 암모니아 분해층 및 제2 전극이 순차적으로 형성되는 암모니아 전해셀;을 포함하되,
상기 연료전지 셀 및 암모니아 전해셀 사이에는 분리판이 형성되는, 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈을 포함하는 연료전지 모듈 운전방법이며,
상기 연료전지 셀의 연료극 및 공기극에 각각 수소 및 공기를 공급하고 반응하여 물과 전기를 생산하고, 상기 암모니아 전해셀의 제1 전극에 암모니아를 유입하고 전기분해하여 질소 및 수소를 생산하는 단계;를 포함하되,
상기 연료전지 셀에서 상기 수소 및 공기를 반응시 발생하는 반응열은 상기 암모니아 전해셀로 공급되어 암모니아 분해에 사용되며,
상기 암모니아 전해셀에서 생산된 수소는 상기 연료전지 셀의 연료극에 유입되는, 고체산화물 연료전지 모듈 운전방법.
- 제12항에 있어서, 상기 암모니아 전해셀은 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하여 전위차를 0V로 유지하여 상기 암모니아를 전기분해하는, 고체산화물 연료전지 모듈 운전방법.
- 제12항에 있어서, 상기 연료전지 스택은 상기 암모니아 전해셀 1개 당 연료전지 셀을 5개 내지 7개 포함하는 고체산화물 연료전지 모듈 운전방법.
- 제12항에 있어서, 상기 연료극은 니켈(Ni)계, 지르코니아(ZrO2)계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중 하나 이상 포함하며,
상기 전해질층은 지르코니아(ZrO3)계 화합물 및 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물 중 하나 이상 포함하며,
상기 공기극은 란타넘(La)계 또는 바륨(Ba)계 기반의, 단일 및 다차원 페로브스카이트계 중 하나 이상 포함하는, 고체산화물 연료전지 모듈 운전방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 전극은 루테늄(Ru), 세슘(Cs), 니켈(Ni), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함하며,
상기 암모니아 분해층은 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 루테튬(Lu), 란타넘(La) 및 이터븀(Yb) 중 하나 이상이 도핑된, 바륨(Ba)계 페로브스카이트 화합물을 포함하고, 그리고
상기 제2 전극은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe) 및 코발트(Co) 중 하나 이상 포함하는 고체산화물 연료전지 모듈 운전방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220078145A KR20240001467A (ko) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220078145A KR20240001467A (ko) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240001467A true KR20240001467A (ko) | 2024-01-03 |
Family
ID=89539160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220078145A KR20240001467A (ko) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240001467A (ko) |
-
2022
- 2022-06-27 KR KR1020220078145A patent/KR20240001467A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2002219941B2 (en) | Multipurpose reversible electrochemical system | |
| US6531243B2 (en) | Solid oxide fuel operating with an excess of fuel | |
| JP6615220B2 (ja) | 炭酸塩化学種の閉ループ循環による発電のためのｓｏｆｃ系システム | |
| Laosiripojana et al. | Reviews on solid oxide fuel cell technology | |
| AU2002219941A1 (en) | Multipurpose reversible electrochemical system | |
| JP4761195B2 (ja) | 水素製造装置 | |
| EP1683216A2 (en) | Fuel cell for hydrogen production, electricity generation and co-production | |
| WO2013048705A1 (en) | Integrated natural gas powered sofc system | |
| AU2017285006B2 (en) | SOEC system with heating ability | |
| AU754520B2 (en) | A fuel cell | |
| US11888199B2 (en) | Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level | |
| WO2021223938A1 (en) | Systems and methods for generating synthesis gas for ammonia production | |
| WO2004030136A1 (en) | Solid oxide fuel cell stack assembly having tapered diffusion layers | |
| KR20240001467A (ko) | 암모니아를 이용한 내부 개질형 고체산화물 연료전지 모듈 및 이의 운전 방법 | |
| KR20160000941A (ko) | 양방향 이온 전달형 고체 산화물 수전해 셀 | |
| KR101289203B1 (ko) | 연료 이용율이 우수한 연료전지 스택 | |
| CA3027772C (en) | Soec system with heating ability | |
| US20220045348A1 (en) | Electrochemical cell and hydrogen generation method | |
| Almar et al. | Protonic Ceramic Electrolysis Cells (PCECs) | |
| YILDIZ et al. | Department of Chemistry Hacettepe University Ankara 06532 Turkey |