KR960019838A - 연료 전지 제너레이터 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 전지 제너레이터 시스템은 연료 전지의 성능을 개선하기 위하여 연료 전지내의 촉매 작용의 포이소닝을 제거한다. 본 발명의 연료 전지 제너레이터 시스템에 있어서, 일산화탄소 센서는 가스 연료 공급관의 중간에 배열되고, 메탄올 및 물을 수소가 풍부한 가스 연료로 변환하는 리포머와 연료 전지를 접속시킨다. 연료 전지 제너레이터의 전자 제어 유닛은 일산화탄소 센서를 판독하여, 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도(D)를 입력(단계 250)한다. 얻어진 일산화탄소 농도(D)가 프리셋 레벨(DO)보다 클 때, 전자 제어 유닛은 리포머의 부분 산화 유닛에 공급되는 공기 흐름을 증가(단계 S270)시킨다. 상기는 일산화탄소를 이산화탄소로 산화시키는 부분 산화 유닛내에 반응을 가속시켜, 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도를 낮게 한다.

Description

연료 전지 제너레이터 및 그 방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예로서 연료 전지 제너레이터 시스템(fuel cell generator system)(200)의 구조를 설명하는 블록도,
제2도는 제1실시예의 일산화탄소 센서(1)의 구조를 개략적으로 설명하는 수직 횡단면도,
제3도는 전압계(32)로 측정된 전위차와 기체 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도 사이의 관계를 도시한 그래프,
제4도는 연료 전지(210)의 스택(stack)의 단위 전지 구조를 설명하는 횡단면도.

Claims (18)

  1. 연료 전지 제너레이터에 있어서, 수소가 포함된 기체 연료를 생성하기 위해 원래의 연료를 재생성하는 리포머; 전달된 촉매를 갖는 한쌍의 전극을 포함하고, 상기 전극에 제공된 상기 가스 연료를 수신하여 상기 가스 연료의 전기 화학 반응을 통해 기전력을 발생하는 연료 전지; 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 검출하기 위한 일산화탄소 측정 수단과; 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시키기 위해, 상기 일산화탄소 농도 측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소의 농도에 따라 상기 리포머의 동작을 제어하는 리포머 동작 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와; 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출하기 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고, 상기 일산화탄소 측정 수단은 상기 제2흐름 경로에 배치된 일산화탄소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와, 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출하기 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 상기 제1흐름 경로내에 배치된 제1일산화탄소 센서와, 상기 제2흐름 경로내에 배치된 제2일산화탄소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 제1검출 감도를 갖는 제1일산화탄소 센서와, 상기 제1검출 감도와 다른 제2검출 감도를 갖는 제2일산화탄소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서 각각은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이에 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함하고, 상기 제1일산화탄소 센서는 상기 촉매로서 백금을 포함하고, 상기 제2일산화탄소 센서는 상기 촉매로서 백금이 포함된 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서 각각은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이에 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단을 포함하고, 상기 제1일산화탄소 센서와 상기 제2일산화탄소 센서중 한 센서는 상기 제1전극의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 리포머는, 수소 및 이산화탄소를 포함하는 재생성된 가스에 메탄올 및 물을 변환시키기 위한 리포머 유닛과; 상기 재생성된 가스의 부산물로서 생성된 일산화탄소를 산화시키기 위한 부분 산화 유닛을 포함하고, 상기 리포머 동작 제어 수단은, 상기 일산화탄소 측정 수단에 의해 측정된 일산화탄소에 농도를 제1프리셋값과 비교하고, 일산화탄소의 측정된 농도가 상기 제1프리셋값보다 클 때 상기 부분 산화 유닛에 공기 흐름을 증가시키기 위한 부분 산화 유닛 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연료 전지에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 제1흐름 경로와, 상기 연료 전지로부터 상기 가스 연료의 나머지 가스를 방출을 위한 제2흐름 경로를 더 포함하고, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 일산화탄소의 농도를 나타내고, 상기 부분 산화 유닛 제어 수단에 의해 상기 제1프리셋값과 비교되는 제1출력을 발생시키기 위해, 상기 제1흐름 경로에 배치된 제1일산화탄소 센서와, 일산화탄소의 농도를 나타내는 제2출력을 발생하기 위해 상기 제2흐름 경로에 배치된 제2일산화탄소 센서를 포함하고, 상기 연료 전지 제너레이터는, 상기 제1출력이 상기 제1프리셋값보다 더 크고, 상기 제2출력이 상기 제1프리셋 값보다 더 큰 제2프리셋값 보다 더 클 때, 상기 연료 전지의 동작을 중지시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지 제너레이터는, 가스 이용률로서 상기 연료 전지내의 상기 가스 연료의 이용 정도를 계산하기 위한 가스 이용 계산 수단과, 상기 리포머 동작 제어 수단을 비활성화하고, 상기 리포머의 동작을 제어하여, 상기 가스 이용률이 선정된 레벨보다 더 클 때 가스 이용률을 감소시키기 위한 가스 이용률 감소 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 일산화탄소 측정 수단은, 전해질막; 전달된 촉매를 가지고, 상기 전해질막 양단에 배열된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하기 위한 가스 연료 공급관; 상기 제2전극에 산소가 포함된 가스를 공급하기 위한 산소 가스 공급관과; 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이의 전위차를 측정하기 위한 전위차 검출 수단은 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제너레이터.
  11. 전달된 촉매를 갖는 한 쌍의 전극을 갖는 연료 전지로 기전력을 생성하는 방법에 있어서, 가) 수소가 포함된 가스 연료를 생성하기 위해 원래의 연료를 재생성하는 단계, 나) 상기 연료 전지의 전극에 상기 가스 연료를 공급하는 단계; 다) 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계와; 라) 상기 단계 (다)에서 측정된 일산화탄소의 농도에 따라 상기 단계(가)내에서 상기 가스 연료의 발생을 제어하여, 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단계(다)는, 다-1) 상기 가스 연료가 상기 연료 전지에 제공되기 이전에 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계와; 다-2) 상기 연료 전지로부터 방출된 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 것은 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 단계(다)는, 다-3) 제1검출 감도를 갖는 일 산화탄소를 검출하는 단계와; 다-4) 상기 제1검출 감도와 다른 제2검출 감도를 갖는 일산화탄소를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계(다-3) 및 상기 단계(다-4) 각각은, 다-5) 전달된 촉매를 갖는 두개의 전극 중 하나이고, 전해질막 양단에 배열된 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하는 단계; 다-6) 상기 두 전극 중 다른 전극인 제2전극에 산소가 포함된 산화 가스를 공급하는 단계와, 다-7) 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고, 상기 제1과 제2전극 사이의 전위차를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 단계(다-3) 및 상기 단계(다-4) 중 어느 한 단계는, 다-8) 상기 제1전극의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 단계(가)는, 가-1) 수소 및 이산화탄소를 포함하는 재생성된 가스로 메탄올 및 물을 변환시키는 단계; 가-2) 상기 재생성된 가스의 부산물로서 생성된 일산화탄소를 산화하는 단계를 포함하고, 상기 단계(라)는, 라-1) 상기 단계(다)에서 측정된 일산화탄소의 농도를 제1프리셋값과 비교하고, 일산화탄소의 측정된 농도가 상기 제1프리셋값보다 클 때 상기 단계(가-2)에 이용된 공기 흐름을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 단계(다)는, 다-9) 상기 연료 전지에 상기 가스 연료가 제공되기 이전에 상기 가스 연료에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하고; 상기 일산화탄소의 농도가 상기 단계(라-1)에서 상기 제1프리셋값과 비교되는 단계와; 다-10) 상기 연료 전지로부터 방출된 상기 가스 연료내에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 방법은, 마) 상기 단계(다-10)에서 측정된 일산화탄소의 농도가 상기 제1프리셋 값보다 크고, 상기 단계(다-10)에서 측정된 일산화탄소의 농도가 상기 제1프리셋 값보다 더 큰 제2프리셋 값다 더 클 때, 상기 연료 전지의 동작을 중단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  17. 제11항에 있어서, 바) 기체 이용률과 같은 상기 연료 전지내의 상기 가스 연료의 이용 정도를 계산하는 단계와; 사) 상기 단계(바)에서 계산된 가스 이용률이 선정된 레벨보다 더 클 때, 가스 이용률을 감소시키기 위해 상기 단계(라)에서 제어를 조정하고, 상기 단계(가)에서 상기 가스 연료의 생성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 단계(다)는 다-11) 전달된 촉매를 갖는 두개의 전극 중 하나이고, 전해질막 양단에 배열된 제1전극에 상기 가스 연료를 공급하는 단계; 다-12) 상기 두 전극과 다른 제2전극에 산소가 포함된 산화 가스를 공급하는 단계와; 다-13) 선정된 로드가 상기 제1 및 제2전극에 접속되고 상기 제1과 제2전극 사이의 전위차를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기전력 생성 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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