KR20240081643A - Solid oxide fuel cell system - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는, 고체산화물 연료전지 시스템에 있어서, 공기 및 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 제1 연료전지 스택과, 상기 제1 연료전지 스택으로부터 방출되는 공기와, 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 제2 연료전지 스택과, 상기 제1 연료전지 스택 및 제1 연료전재 스택의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지 시스템을 제공한다.One embodiment of the present invention includes a solid oxide fuel cell system, a first fuel cell stack that generates electrical energy by receiving air and hydrous hydrogen gas, air discharged from the first fuel cell stack, and hydrous hydrogen gas. A solid oxide fuel cell system is provided, comprising a second fuel cell stack that receives gas and generates electrical energy, and a control unit that controls the temperatures of the first fuel cell stack and the first fuel cell stack. .
Description
본 발명은 고체산화물 연료전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지 스택의 온도를 제어하여 수명을 증가시키고 내구성을 향상시키며, 특히 캐스케이드 형 고체산화물 연료전지 스택에 적용하여 발전효율을 높일 수 있는 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell system, and more specifically, to control the temperature of the fuel cell stack to increase lifespan and improve durability. In particular, it can be applied to a cascade type solid oxide fuel cell stack to increase power generation efficiency. It is about fuel cell systems.
연료전지는 수소와 공기 중의 산소의 화학 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 장치이다. 고체산화물 연료전지(SOFC)는 전기화학으로 수소와 산소의 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환하는 장치로, 발전 효율이 높고 온실가스 배출이 적다는 장점이 있다.A fuel cell is a power generation device that directly converts the chemical energy of hydrogen and oxygen in the air into electrical energy. A solid oxide fuel cell (SOFC) is a device that directly converts the chemical energy of hydrogen and oxygen into electrical energy through electrochemistry, and has the advantage of high power generation efficiency and low greenhouse gas emissions.
일반적인 단일 스택형 혹은 싱글 스테이지(single stage)형 고체산화물 연료전지에서는 연료극(Ni)에서 연료의 산화반응(H2+½→ H2O, CO+½→ CO2)이 일어나므로, 연료이용률이 높을수록, 연료극에서의 분극 저항이 증가하고, 연료 출구 매니폴드에서 Ni의 산화반응(Ni++½→NiO)에 의한 부피팽창 및 셀의 파괴를 일으키게 된다. 특히, 출력성능이 우수한 음극지지형 단전지의 경우 전해질의 파괴로 인한 연료/공기의 혼입은 스택의 고장이나 저하를 유발하여 연료전지 시스템의 수명을 단축하게 하므로, 연료이용률을 75% 이상 높이는 것은 위험도가 높은 운전조건이 된다.In a typical single-stack or single-stage solid oxide fuel cell, the oxidation reaction of the fuel (H2+½→ H2O, CO+½→ CO2) occurs at the anode (Ni), so the higher the fuel utilization rate, the higher the anode. The polarization resistance increases, and the oxidation reaction of Ni (Ni++½→NiO) at the fuel outlet manifold causes volume expansion and cell destruction. In particular, in the case of cathode-supported single cells with excellent output performance, mixing of fuel/air due to electrolyte destruction causes stack failure or deterioration, shortening the lifespan of the fuel cell system, so increasing the fuel utilization rate by more than 75% is important. It becomes a high-risk driving condition.
한편, 고효율 캐스케이드 방식의 고체산화물 연료전지는 1차 스택(메인 스택)에서 배출된 가스(다량의 수증기 및 CO2 포함)로부터 재생장치를 통해 수증기를 응축, 제거하여 2차 스택(보조 스택)에 공급함으로써, 85% 이상의 연료이용률을 얻을 수 있어 전기효율을 극대화할 수 있다.Meanwhile, a high-efficiency cascade-type solid oxide fuel cell condenses and removes water vapor from the gas (including a large amount of water vapor and CO2) discharged from the primary stack (main stack) through a regeneration device and supplies it to the secondary stack (auxiliary stack). By doing so, a fuel utilization rate of over 85% can be achieved, thereby maximizing electrical efficiency.
이와 관련하여, 특허문헌1은 수소공급부, 수소공급부와 연결되고, 수소공급부로부터 공급되는 수소가 충진되는 수소 충진 반응 또는 충진된 수소가 방출되는 수소 방출 반응이 일어나는 수소저장부, 수소저장부와 연결되고, 수소저장부로부터 방출되는 수소를 공급받아 전기에너지를 생성하는 연료전지부, 연료전지부와 연결되고, 수소저장부에 열을 공급하여 수소저장부의 수소 방출 반응을 촉진시키는 열공급부, 수소저장부와 연결되고, 수소저장부에서 수소 충진 반응이 일어날 때 발생하는 열이 회수되는 열회수부, 수소저장부, 연료전지부 및 열공급부 사이에서 냉매를 순환시키는 제 1 냉매순환유로 및 수소저장부 및 열회수부 사이에서 냉매를 순환시키는 제 2 냉매순환유로를 포함하는 연료전지 시스템을 개시하고 있다(도 1 참조).In this regard, Patent Document 1 is a hydrogen supply unit, connected to the hydrogen supply unit, and a hydrogen storage unit in which a hydrogen filling reaction in which hydrogen supplied from the hydrogen supply unit is filled or a hydrogen release reaction in which the filled hydrogen is released occurs, and a hydrogen storage unit. A fuel cell unit that generates electrical energy by receiving hydrogen released from the hydrogen storage unit, a heat supply unit connected to the fuel cell unit, and a heat supply unit that supplies heat to the hydrogen storage unit to promote the hydrogen release reaction of the hydrogen storage unit. A first refrigerant circulation passage and a hydrogen storage unit that are connected to the unit and circulate the refrigerant between the heat recovery unit, the hydrogen storage unit, the fuel cell unit, and the heat supply unit, where heat generated when the hydrogen filling reaction occurs in the hydrogen storage unit is recovered, and A fuel cell system including a second refrigerant circulation passage for circulating refrigerant between heat recovery units is disclosed (see FIG. 1).
특허문헌2는 연료 전지, 상기 연료 전지의 하류에 설치되며 상기 연료 전지로부터 배출된 오프 가스 중의 수증기 및 이산화탄소 중 적어도 한쪽의 적어도 일부를 제거하는 오프 가스 재생 수단, 상기 오프 가스 재생 수단의 하류에 설치되며 상기 오프 가스 재생 수단으로부터 배출된 재생 오프 가스를 유통시키는 유통 경로, 및 상기 오프 가스 재생수단으로부터 배출된 상기 재생 오프 가스에서, 반응 A의 반응 상수 Kpa가 122 이상이 되도록 조절하는 제어부를 구비하는 연료 전지 시스템을 개시하고 있다(도 2 참조).Patent Document 2 discloses a fuel cell, an off-gas regeneration means installed downstream of the fuel cell and removing at least a portion of at least one of water vapor and carbon dioxide in the off-gas discharged from the fuel cell, and an off-gas regeneration means installed downstream of the off-gas regeneration means. and a distribution path for distributing the regenerated off gas discharged from the off gas regeneration means, and a control unit for controlling the reaction constant Kpa of reaction A in the regenerated off gas discharged from the off gas regeneration means to be 122 or more. A fuel cell system is being disclosed (see FIG. 2).
그러나 기존의 연료전지 시스템에서는 여전히 스택 온도의 제어에 어려움이 있고, 이는 캐스케이드 방식의 고체산화물 연료전지 시스템에서는 더욱 문제가 되었기에, 이를 극복할 방법이 요구되고 있다.However, there are still difficulties in controlling stack temperature in existing fuel cell systems, and this has become an even more problem in cascade-type solid oxide fuel cell systems, so a method to overcome this problem is required.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 연료전지 스택의 온도를 제어하여 수명을 증가시키고 내구성을 향상시키며, 특히 캐스케이드 형 고체산화물 연료전지 스택에 적용하여 발전효율을 높일 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel cell system that can control the temperature of the fuel cell stack to increase lifespan and improve durability, and in particular, can increase power generation efficiency by applying it to a cascade-type solid oxide fuel cell stack. .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는, 고체산화물 연료전지 시스템에 있어서, 공기 및 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 제1 연료전지 스택과, 상기 제1 연료전지 스택으로부터 방출되는 공기와, 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 제2 연료전지 스택과, 상기 제1 연료전지 스택 및 제1 연료전재 스택의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지 시스템을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a solid oxide fuel cell system, including a first fuel cell stack that receives air and hydrous hydrogen gas to generate electrical energy, and the first fuel cell stack. Characterized by comprising a second fuel cell stack that generates electrical energy by receiving air and hydrous hydrogen gas discharged from, and a control unit that controls the temperatures of the first fuel cell stack and the first fuel cell stack, A solid oxide fuel cell system is provided.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 공기의 총량을 동일하게 유지할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the controller may maintain the same total amount of air supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 함수소 가스의 총량을 동일하게 유지할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the controller may maintain the same total amount of hydrous gas supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 공기가 열교환기를 거치지 않고 직접 유입될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control unit may directly introduce air supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack without passing through a heat exchanger.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 함수소 가스가 개질기를 거치지 않고 직접 유입될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control unit may directly introduce the hydrous hydrogen gas supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack without passing through a reformer.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 함수소 가스는 도시가스일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the hydrous hydrogen gas may be city gas.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택의 온도를 제어하여 수명을 증가시키고 내구성을 향상시키며, 특히 캐스케이드 형 고체산화물 연료전지 스택에 적용하여 발전효율을 높일 수 있는 연료전지 시스템을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a fuel cell system that increases lifespan and improves durability by controlling the temperature of the fuel cell stack, and can increase power generation efficiency by applying it to a cascade-type solid oxide fuel cell stack in particular. .
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1 및 도 2는 연료전지 시스템의 일례이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 and 2 are examples of fuel cell systems.
Figure 3 is a diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템은 제1 연료전지 스택(연료전지 스택1)과 제2 연료전지 스택(연료전지 스택2)를 포함하며, 이와 별도로 미도시된 제어부를 포함할 수 있다.The solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a first fuel cell stack (fuel cell stack 1) and a second fuel cell stack (fuel cell stack 2), and may separately include a control unit (not shown). there is.
도 3을 참조하면, 제1 연료전지 스택은 공기 및 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성할 수 있다. 또한, 제2 연료전지 스택은 제1 연료전지 스택으로부터 방출되는 공기와, 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성할 수있다.Referring to FIG. 3, the first fuel cell stack can generate electrical energy by receiving air and hydrous gas. Additionally, the second fuel cell stack can generate electrical energy by receiving air and hydrous hydrogen gas discharged from the first fuel cell stack.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템은 캐스케이드형 연료전지 시스템일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 있어서 함수소 가스는 도시가스일 수 있다.That is, the solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention may be a cascade-type fuel cell system. Additionally, in an embodiment of the present invention, the hydrous hydrogen gas may be city gas.
제어부는, 제1 연료전지 스택 및 제1 연료전재 스택의 온도를 제어할 수 있다. 구체적인 제어부의 스택 온도 제어방법은 다음과 같다.The controller may control the temperatures of the first fuel cell stack and the first fuel cell stack. The specific stack temperature control method of the control unit is as follows.
먼저 제어부는 제1 연료전지 스택 및 제2 연료전지 스택으로 공급되는 공기의 총량을 동일하게 유지할 수 있다.First, the controller can maintain the same total amount of air supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack.
다음으로, 제어부는 제1 연료전지 스택 및 제2 연료전지 스택으로 공급되는 함수소 가스의 총량을 동일하게 유지할 수 있다.Next, the controller may maintain the same total amount of hydrous hydrogen gas supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack.
또한 제어부는 제1 연료전지 스택 및 제2 연료전지 스택으로 공급되는 공기가 열교환기를 거치지 않고 직접 유입될 수 있다.Additionally, the control unit may directly introduce air supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack without passing through a heat exchanger.
또한 제어부는 제1 연료전지 스택 및 제2 연료전지 스택으로 공급되는 함수소 가스가 개질기를 거치지 않고 직접 유입될 수 있다.In addition, the control unit can directly introduce the hydrous hydrogen gas supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack without passing through the reformer.
이와 달리 개질기 및 열교환기가 시스템에 추가되는 것도 가능하며, 그 예시는 도 3에 도시된 바와 같다.Alternatively, it is also possible to add a reformer and a heat exchanger to the system, an example of which is shown in FIG. 3.
더 구체적으로 본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템에 있어서 스택온도 제어(냉각 제어)에 의한 효율 향상 과정을 설명하면 다음과 같다.More specifically, the process of improving efficiency by stack temperature control (cooling control) in the solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described as follows.
먼저, 연료전지는 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기가 발생하는 발열 반응이므로, 운전이 지속되면 될수록 연료전지 스택의 온도도 지속해서 상승하게 된다. 연료전지 스택의 온도가 상승하면 연료전지의 내구성이 현저히 나빠져 수명이 단축되는 큰 문제가 있다.First, since a fuel cell is an exothermic reaction that generates electricity through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, the temperature of the fuel cell stack continues to rise as operation continues. There is a major problem that when the temperature of the fuel cell stack increases, the durability of the fuel cell significantly deteriorates and its lifespan is shortened.
보통 100도 이하의 저온에서 운전되는 고분자전해질 연료전지의 경우, 연료전지 스택의 온도를 일정 수준으로 유지하기 위해서는 물 또는 냉매에 의한 냉각 방법이 많이 사용된다. 그러나, 600C 이상에서 운전되는 고체산화물 연료전지의 경우는, 물과 같은 액체를 사용할 수 없으므로 연료전지 스택의 온도를 제어하기에 어려움이 있다.In the case of polymer electrolyte fuel cells, which are usually operated at low temperatures of 100 degrees or less, cooling methods using water or refrigerant are often used to maintain the temperature of the fuel cell stack at a certain level. However, in the case of solid oxide fuel cells operated at 600 C or higher, it is difficult to control the temperature of the fuel cell stack because liquid such as water cannot be used.
또한 연료전지 스택을 2개 이상 사용하는 캐스케이드 방식의 고체산화물 연료전지 스택의 온도를 제어하기에는 더 많은 어려움이 발생한다.Additionally, it is more difficult to control the temperature of a cascade-type solid oxide fuel cell stack using two or more fuel cell stacks.
본 발명의 실시예는 연료전지 스택을 2개 이상 사용하는 캐스케이드 방식의 고체산화물 연료전지 스택의 온도를 제어를 쉽게 하여 수명을 증가시키는 다수의 방법을 제시하고 있다.Embodiments of the present invention present a number of methods for increasing the lifespan of a cascade-type solid oxide fuel cell stack using two or more fuel cell stacks by making it easier to control the temperature.
방법1: 먼저, 공기를 열교환기를 거치지 않고 직접 연료전지 스택 1과 스택 2에 주입함으로써 연료전지 스택을 냉각시킬 수 있다. 공기1(연료전지 스택1로 공급되는 공기) 양을 늘리게 되면 열교환기를 거치면서 공기가 가열되어, 오히려 연료전지 스택의 온도를 더 상승시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템은 위 문제를 해결할 수 있다.Method 1: First, the fuel cell stack can be cooled by directly injecting air into fuel cell stack 1 and stack 2 without going through a heat exchanger. If the amount of air 1 (air supplied to fuel cell stack 1) is increased, the air is heated as it passes through the heat exchanger, which can actually increase the temperature of the fuel cell stack. The solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention can solve the above problems.
방법2: 다음으로, 공기의 총량을 동일하게 유지하는 방법이 있다. 공기 총량을 늘리면 온도 상승은 막지만, 공기 송풍기의 기생전력을 높여, 연료전지 시스템의 효율을 떨어뜨리고 연료전지 스택의 가스누출을 유발할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템은 위 문제를 해결할 수 있다.Method 2: Next, there is a method to keep the total amount of air the same. Increasing the total amount of air prevents temperature rise, but increases the parasitic power of the air blower, which reduces the efficiency of the fuel cell system and can cause gas leakage from the fuel cell stack. The solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention can solve the above problems.
방법3: 다음으로, 함수소 가스인 도시가스를 개질하지 않고 연료전지 스택 1과 스택 2에 직접 주입함으로써 연료전지 스택을 냉각시키는 방법이 있다. 도시가스의 개질 반응은 주변의 열을 흡수하는 흡열반응이므로, 도시가스를 직접 연료전지 스택에 주입하면, 연료전지 내부에서 개질 반응을 일으켜 연료전지 스택의 온도를 낮추게 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 고체산화물 연료전지 시스템은 위 문제를 해결할 수 있다.Method 3: Next, there is a method of cooling the fuel cell stack by directly injecting city gas, which is a hydrous gas, into fuel cell stack 1 and stack 2 without reforming it. Since the reforming reaction of city gas is an endothermic reaction that absorbs surrounding heat, if city gas is directly injected into the fuel cell stack, a reforming reaction can occur inside the fuel cell, lowering the temperature of the fuel cell stack. The solid oxide fuel cell system according to an embodiment of the present invention can solve the above problems.
방법4: 다음으로, 함수소 가스인 도시가스의 총량을 동일하게 유지하는 방법이 있다. 도시가스1(연료전지 스택1로 공급되는 도시가스) 양을 증가시키거나 도시가스 총량을 증가시키면 연료전지 스택의 출력이 증가하여, 최적 운전조건에서 벗어나게 되어 연료전지 온도가 상승하고 연료전지 시스템의 효율을 떨어뜨릴 수 있다. Method 4: Next, there is a method of keeping the total amount of city gas, which is hydrous gas, the same. If you increase the amount of city gas 1 (city gas supplied to fuel cell stack 1) or increase the total amount of city gas, the output of the fuel cell stack will increase, deviating from optimal operating conditions, causing the fuel cell temperature to rise and the fuel cell system to be damaged. It can reduce efficiency.
위 방법들은 개별적으로 사용하는 것이 가능하고, 이와 달리 각 방법의 조합하여 병용하는 것도 가능하다. 예컨대, 방법1 및 방법2를 우선적으로 사용할 수 있고, 방법1/방법2와 방법3/방법4를 동시에 활용하는 것도 가능하다.The above methods can be used individually, but it is also possible to use them in combination. For example, Method 1 and Method 2 can be used preferentially, and Method 1/Method 2 and Method 3/Method 4 can also be used simultaneously.
한편, 위 방법3 및 방법4는 도시가스1의 개질반응에 의한 효율 감소를 줄여, 연료전지 시스템의 전기효율을 증가시키는 장점도 있다.Meanwhile, Methods 3 and 4 above also have the advantage of increasing the electrical efficiency of the fuel cell system by reducing the decrease in efficiency caused by the reforming reaction of city gas 1.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택의 온도를 제어하여 수명을 증가시키고 내구성을 향상시키며, 특히 캐스케이드 형 고체산화물 연료전지 스택에 적용하여 발전효율을 높일 수 있는 연료전지 시스템을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a fuel cell system that increases lifespan and improves durability by controlling the temperature of the fuel cell stack, and can increase power generation efficiency by applying it to a cascade-type solid oxide fuel cell stack in particular. .
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (6)
공기 및 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 제1 연료전지 스택과,
상기 제1 연료전지 스택으로부터 방출되는 공기와, 함수소 가스를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 제2 연료전지 스택과,
상기 제1 연료전지 스택 및 제1 연료전재 스택의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지 시스템.
In the solid oxide fuel cell system,
A first fuel cell stack that generates electrical energy by receiving air and hydrous hydrogen gas,
a second fuel cell stack that generates electrical energy by receiving air discharged from the first fuel cell stack and hydrous gas;
Characterized in that it includes a control unit that controls the temperature of the first fuel cell stack and the first fuel cell stack,
Solid oxide fuel cell system.
상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 공기의 총량을 동일하게 유지하는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit maintains the same total amount of air supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack.
Solid oxide fuel cell system.
상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 함수소 가스의 총량을 동일하게 유지하는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit maintains the total amount of hydrous hydrogen gas supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack to be the same.
Solid oxide fuel cell system.
상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 공기가 열교환기를 거치지 않고 직접 유입되는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지 시스템.
According to paragraph 2,
The control unit is characterized in that air supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack is directly introduced without passing through a heat exchanger.
Solid oxide fuel cell system.
상기 제어부는, 상기 제1 연료전지 스택 및 상기 제2 연료전지 스택으로 공급되는 함수소 가스가 개질기를 거치지 않고 직접 유입되는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit is characterized in that the hydrous hydrogen gas supplied to the first fuel cell stack and the second fuel cell stack is directly introduced without going through a reformer,
Solid oxide fuel cell system.
상기 함수소 가스는 도시가스인 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지 시스템.According to paragraph 1,
Characterized in that the hydrous hydrogen gas is city gas,
Solid oxide fuel cell system.
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| KR101910126B1 (en) | 2017-02-10 | 2018-10-23 | 범한산업 주식회사 | System for fuel cell |
| KR20210080500A (en) | 2018-10-30 | 2021-06-30 | 도쿄 가스 가부시키가이샤 | Fuel cell system and off-gas regeneration method |
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