KR980010220A - 전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법 및 그 플랜트 - Google Patents

전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법 및 그 플랜트 Download PDF

Info

Publication number
KR980010220A
KR980010220A KR1019970027923A KR19970027923A KR980010220A KR 980010220 A KR980010220 A KR 980010220A KR 1019970027923 A KR1019970027923 A KR 1019970027923A KR 19970027923 A KR19970027923 A KR 19970027923A KR 980010220 A KR980010220 A KR 980010220A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
burner
heat
gas
cell
Prior art date
Application number
KR1019970027923A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100466787B1 (ko
Inventor
다니엘 레넬
Original Assignee
이텐 오스카·바르프 브루노
술저 이노텍 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이텐 오스카·바르프 브루노, 술저 이노텍 아게 filed Critical 이텐 오스카·바르프 브루노
Publication of KR980010220A publication Critical patent/KR980010220A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100466787B1 publication Critical patent/KR100466787B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0027—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • 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
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/30—Fuel cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/13—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S429/00—Chemistry: electrical current producing apparatus, product, and process
    • Y10S429/901—Fuel cell including means for utilization of heat for unrelated application, e.g. heating a building

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Finger-Pressure Massage (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법에서는, 하나 이상의 탄화수소로 주로 구성되는 연소가스(G), 및 산소를 함유하는 가스혼합물(A)을 사용한다. 이 방법은 최소한 하나의 가스버너(B) 및 최소한 하나의 연료셀전지(C)에 의하여 화학양론비(化學量論比)가 약 3보다 큰 과잉의 산소를 전지내에 제공하면서 실행된다. 전지내에서, 연소가스의 절반 이하가 변환되어 전기를 발생하면서, 제1의 배기가스를 생성한다. 연소가스의 나머지 부분이 버너에서 연소되면서, 제2의 배기가스를 생성하고, 제1의 배기가스는 최소한 부분적으로 연소용 산소원으로 사용된다. 열에너지는 배기가스로부터 얻고, 배기가스에 함유된 물의 최소한 약 절바니 응축된다.

Description

전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법 및 그 플랜트
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법 및 이 방법을 실행하는 플랜트에 관한 것이다.
히팅용, 특히 실내 난방 및 또는 용수(用水)의 히팅에 천연가스를 사용할 때, 최소한 약 80%의 메탄을 함유하는 가스를 일반적으로 연소시킨다. 양질의 에너지, 특히 전기에너지의 발생가능성에 대한 이점은 여기에서는 고려되지 않았다. 그러나, 메탄의 화학에너지의 50% 이하는 연료셀에 의하여 전기에너지로 변환가능한 것이 알려져 있다. 고온의 셀에서 동시에 발생하여 방산될 열이 히팅용으로 경제적으로 사용될 수 있다. 천연가스의 대신에, 탄화수소를 함유하는 연소가스가 또한 사용될 수 있고, 여기에는 가스의 최소한 일부가 메탄이외의 탄화수소로 구성되어 있다.
많은 경우에 있어서, 일년내내 대체로 일정한 전기에너지의 공급이 바람직하다. 전기에너지 및 히팅용 열을 연료셀에 의하여 동시에 발생시키려고 하면, 실내난방에 상당량의 열을 필요로 하는 겨울철, 즉 추운 계절에만 난방에 열이 필요한 지역에서는, 겨울철에는 많은 양의 전기에너지가 발생되어야 하므로, 이를 경제적으로 사용하기 위한 열소비시스템을 찾는 것이 곤란하다는 문제에 직면하게 된다. 따라서, 연료셀을 종래의 히팅장치, 특히 가스버너와 결합하여 사용하는 것이 바람직하다. 그러면, 따뜻한 계절에는 연료셀만 가동할 수 있고, 방산될 열은 ㅇ요수의 히팅에 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 열료셀 및 가스버너의 용도를 포함하는 이러한 결합으로, 특히 겨울철에 히팅용의 많은 열을 얻을 수 있고, 연료셀에 의한 전기의 동시발생이 최대가능한 파워레벨로 실행되는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 이러한 목적을 충족하는 양태는 특허청구의 범위의 청구항 1에 정의되어 있다.
제1도는 연료셀의 전지의 단면도.
제2도는 본 발명에 따른 방법을 실행하는 플랜트의 개략도.
제3도는 전지내 및 가스버너내에서 일어나는 반응을 나타낸 도면.
제4도는 도2의 플랜트의 개략도.
제5도 및 제6도는 본 발명에 따른 2개의 다른 플랜트의 개략도.
제7도는 람다프로브를 가진 플랜트의 개략도.
전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법에서는, 하나 이상의 탄화수소로 주로 구성되는 연소가스, 및 산소를 함유하는 가스혼합물을 사용한다. 이 방법은 최소한 하나의 가스버너 및 최소한 하나의 연료셀전지에 의하여 화학양론비(化學量論比)가 약 3보다 큰 과잉의 산소를 전지내에 제공하면서 실행된다. 전지내에서, 연소가스의 절반 이하가 변환되어 전기를 발생하면서, 제1의 배기가스를 생성한다. 연소가스의 나머지 부분이 버너에서 연소되면서, 제2의 배기가스를 생성하고, 제1의 배기가스는 최소한 부분적으로 공정중 산소원으로 사용된다. 히팅용 열은 배기가스로부터 얻고, 배기가스에 함유된 물의 최소한 약 절반이 응축된다.
제2의 독립청구항 8은 본 발명에 따른 방법을 실행할 수 있는 플랜트에 관한 것이다.
상기 연료셀의 전지는 열절연슬리브내에 배설되는 평멘의 셀스텍, 및 유입공기가 예열되는 슬리브내의 채널시스템으로 이루어지는 것이 바람직하다. 프리리포머(prereformer)가 스택의 앞에 위치하고, 중심에 대칭의 방식으로 배설되고, 예를 들면 탄화수소, 특히 메탄이 물의 존재하에 열을 흡수하면서 일산화탄소 및 수소로 변환된다. 연료셀은 유해한 온도구배가 일어나지 않도록 비교적 많은 공기과잉으로 운전되어야 한다. 화학양론비는 약 3 이상이어야 하고, 즉 연소가스가 메탄을 함유하는 경우, 메탄 1몰당 2몰 대신에 최소한 약 6몰의 산소가 있어야 메탄을 일산화탄소 및 물로 변환한다.
또한, 히팅용 열의 양을 가능한 많이 얻도록, 풍부하게 발생하는 수증기의 최소한 절반이 버너 및 전지의 배기가스로부터의 열의 추출중 본 발명에 따라서 응축되어, 응축열이 발생한다. 전지의 배기가스에는 상당한 퍼센트의 산소가 함유되어 있기 때문에, 버너에서의 연소중 이것을 사용할 수 있다. 여기에서, 이 배기가스에 함유된 수증기가 또한 버너배기가스의 성분과 같으므로, 이로써 계속하여 히팅하는데 사용이 가능하다는 것이 본 발명에서는 중요하다.
종속항은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 관한 것이고, 청구항 8∼13의 요지는 본 발명에 따른 방법을 실행하는 플랜트이다.
다음에, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도1의 연료셀의 전지(C)는 하나의 예이다. 유럽특허출원 제96810410.9호에 다른 예가 기재되어 있고, 또한 여기에서 다루지 않은 다른 상세가 개시(開示)되어 있다.
전지(C)는 실질적으로 중심에 대칭인 고온의 연료셀(10)의 스택(1), 프리리포머(3), 유황흡수기(4) 및 슬리브(2)로 이루어진다. 슬리브(2)의 제1의 채널시스템은 환상갭형 체임버(21, 22, 23), 열절연재의 공기비투과성보디(25) 및 체임버(22)로부터 체임버(23)내로 공기가 반경방향으로 유입가능하게하는 공기투과성보디(26)를 가진다. 공기는 체임버(23)로부터 아프터버너체임버(12)를 통하여 작은 튜브(12')를 거쳐 셀(10)로 공급된다. 전지(C)의 하부의 제2의 채널시스템(7)은 열교환기를 나타내고, 이것에 의하여 열이 프리리포머(3) 및 유황흡수기(4)에 공급될 수 있다. 유황흡수기(4) 주위의 황상갭형 자켓체임버(5)는 물(W)의 증발기로서 동작한다.
전류생성반응에 필요한 연소가스(G)는 흡수기(4), 프리리포머(3) 및 라인(13)을 통하여 셀스택(1)내에 중심으로 공급된다.
시동단계중에, 고온의 연소가스는 튜브(6)를 통하여 전지(C)내에 공급되어 이전지를 가열한다. 연소가스는 제2의 채널시스템(7) 및 아프터버너체임버(12)를 통과한 후, 전지(C)로부터 튜브(8)를 통하여 배출된다. 가열된 후, 전지(C)는 커런트딜리버링(current-delivering) 운전상태에 이를 수 있다. 이 운전상태중에, 고온의 배기가스는 아프터버너체임버(12)로부터 역방향으로 제2의 채널시스템(7)을 통하여 출구(9)로 흐르고, 이로써 배기가스가 프리리포모(3) 및 증발기(5)에 필요한열을 생성한다. 고온의 연고가스 또는 배기가스의 흐름은 각각 차단부재(플립) (60, 80, 90)에 의하여 제어된다.
본 발명에 따른 도2의 플랜트에 있어서, 전지(C)는 가스버너(B)와 특정의 방식으로 결합된다. 커런트딜리버링 운전상태중에, 전지(C)의 배기가스는 라인(91)을 통하여 제1의 열교환기(E1), 예를 들면 용수(95)용 히터로 도입되고, 이어서 라인(92)을 통하여 버너(B)로 공급되고, 여기에서 배기가스에 함유된 산소가 가스(G)의 연소에 사용된다. (용수의 히팅에는, 탱크, 즉 보일러를 사용하는 것이 바람직하고, 여기에서는 가열된 물이 유출될 때 새로운 물이 보일러의 저면으로 유입된다. 물의 가열 및 유출은 하측의 저온의 영역과 상측의 고온의 영역이 공존하도록 공지된 방식으로 여기에서 실행된다.) 버너(B)의 연소가스는 라인(62)을 통하여 제2의 열교환기(E2)로 전달되고, 거기에서 얻어진 열이 실내난방(H)용으로 사용된다. 본 발명에 따라서, 연소가스의 수증기가 열교환기(E2)에서 응축되는 것으로 추측된다. 냉각된 연소가스(65)는 라인(64)을 통하여 도시하지 않은 굴뚝으로 이송된다.
시동단계중에 히팅을 위하여, 버너(B)에 의하여 생성될 수 있는 연소가스가 라인(61)을 통하여 전지(C)에 공급될 수 있고, 이 때 차단부재(60, 80)는 열리고, 차단부재(63, 90)는 닫힌다. 냉각된 연소가스는 라인(81)을 통하여 라인(62)으로 들어가서 열교환기(E2)에 이른다. 버너(B)가 전지(C)의 히팅에 사용된다면, 공기는 주위로부터 직접 취하여야 한다(도 2에 도시하지 않는다).
도 3의 상반부에는, 메탄, 물 및 산소가 전지(C)내에서 반응(R, C1 및 C2)을 통하여 생성물 이산화탄소 및 물로 변환되어, 전지로부터 배기가스로 배출된다. 이 실시예에 있어서, 산소는 화학양론비요구에 대하여 3배의 양으로 공급된다. 사용되지 않은 산소의 일부를 또한 배기가스의 일부로서 도 3에 나타낸다.
반응(R), 즉 재형성으로 메탄을 전기화학적으로 사용가능한 중간생성물 수고 및 일산화탄소로 변환한다. 다른 탄화수소가 사용되더라도, 대응하는 재형성은 또한 가능하다. 반응(C1 및 C2)은 전기화학적 반응이고, 이 결과로서 전기에너지가 발생된다. 산소와 함께, 공기의 다른 성분(질소)이 전지를 통하여 흐르지만, 단순화를 위하여 도 3에는 나타내지 않는다.
도 3의 하반부는 도 2에 나타낸 플랜트의 방법에 따라서 전지(C)의 배기가스를 사용하는 메탄의 연소로서, 버너(B)에서 일어나는 연소를 나타낸다. 버너(B)에 이미 공급된 전지(C)의 배기가스내에는 1부의 CO2및 3부의 H2O를 함유하고, 생성된 연소가스는 7부의 H2O 및 3부의 CO2를 함유한다. 도 3에 따라서, 수증기가 배기가스의 주요 성분인 것이 명백하다. 본 발명에 따른 방법은, 전지의 배기가스내에 함유된 수증기가 버너의 배기가스의 성분과 같으므로, 또한 히팅에 사용가능하기 때문에, 특히 바람직하다.
도 4∼도 6의 개략도는 전지(C), 버너(B) 및 1개 또는 2개의 열교환기(E 또는 E1 및 E2)가 각각 결합된 본 발명에 따른 3개의 플랜트를 예시한다. 제1의 배기가스는 전지(C)에서, 제2의 배기가스는 버너(B)에서 형성된다.
도 4의 결합은 도 2의 플랜트에 상응한다. 보통의 공기(A), 가스(G) 및 물(W)의 공급은 화살표(100)로 단순화하여 나타내고, 실제로 이러한 수단은 상이한 위치에서 전지(B)내에 공급된다. 연결부(910, 920)는 도 2의 라인(91, 92)에 각각 대응한다. 파선의 화살표(930)는 제1의 배기가스가 버너(B)로 전부 도입될 필요는 없는 것을 나타낸다. 전지(C)내에 과잉의 공기가 많은 경우, 제1의 배기가스의 일부분만이 버너(B)에 사용된다면 바람직하다. 화살표(650)는 도 2의 화살표(65)에 대응하고, 배기가스가 굴뚝으로 흐르는 것을 나타낸다. 제1의 열교환기에 있어서, 수증기의 응축은 행하지 않는 것이 바람직하다. 응축은 열교환기(E2)에서 제2의 배기가스로부터 진행된다.
도 5는 도 4와 실질적으로 동일한 회로를 나타낸다. 상위점은 제1의 배기가스가 제1의 열교환기에서 열이 제거되지 않고 연결부(900)를 통하여 버너(B)내로 귀환된다. 파선의 연결부(600)는 버너의 연소가스가 전지의 가열에 사용될 수 있는 것(시동단계)을 나타낸다.
도7은 람다프로브(D1)를 가진 플랜트의 개략도이고, 이프로브는 버너의 다음에 배설되어 배기가스의 산소함유량을 측정할 수 있다. 이 프로브는 로직회로 D에 의하여 연소가스(제어부재 D2)및 또는 연료셀의 배기가스(제어부재 D3)를 버너에 공급하는 것을 조절하는 제어시스템의 구성품이다. 천연가스가 사용되면, 메탄 1몰당 최소한 2.2몰의 산소가 버너(B)에 공급되는 것을 제어시스템이 보장하는 것이 바람직하다.
제1의 배기가스, 즉 연료셀의 전지에서 발생한 배기가스는 비교적 노점(수증기의 응축온도)이 낮다. 화학양론비 5의 공기과잉 및 효율 50%의 전기에너지에서, 노점은 42℃이다. 공기과잉/노점에 대한 대응하는 쌍의 수치는 3.63/48.3℃ 및 10/31.0℃이다. 전형적으로 30℃인 히팅시스템의 귀환흐름의 온도로는, 연료셀의 전지의 다음에 위치한 열교환기에서 물의 응축에 의하여 거의 열을 얻을 수 없다.
본 발명에 따른 방법에 있어서는, 제1의 배기가스에 함유된 수증기는 제2의 배기가스, 즉 버너의 배기가스에서 노점이 보다 높다. 노점이 섭씨 몇도 상승하고, 전지내에 공기과잉이 클수록 이 상승도 커진다. 노점이 보다 높으므로, 상기 히팅시스템의 귀환흐름과의 응축을 통하여 더 많은 열이 얻어진다.
버너의 산소원으로서 공기를 주위로부터 직접 취하는 방법과 비교하여, 총효율(연소가스의 에너지함유량에 대하여 얻은 열에너지 플러스 전기에너지의 비율)이 수퍼센트 향상된다. 공기과잉이 전지에 7, 버너에 1.5, 연소가스의 사용이 전지에 20%, 버너에 80%, 전기효율 50%, 또한 도 4의 예시적인 실시예에 따른 열교환기(E2(제 1) 및 E1)에서 귀환흐름을 30∼40℃로 가열할 때, 총효율이 약 6% 상승한다. 이 예에서, 제2의 배기가스의 노점은 55.8℃이고, 제1의 배기가스는 단지 35.1℃이다. 응축을 통하여 얻은 열은 총사용가능한 에너지의 약 8%에 달한다.

Claims (13)

  1. 하나 이상의 탄화수소로 주로 구성되는 연소가스(G), 및 산소를 함유하는 가스혼합물(A)로부터, 최소한 하나의 가스버너(B) 및 최소한 하나의 연료셀전지(C)에 의하여 화학양론비가 약 3보다 큰 과잉의 산소를 전지내에 공급하면서, 전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법에 있어서, 연소가스의 절반이하가 저지에서 변환되어 전기를 발생하면서, 제1의 배기가스를 생성하고, 연소가스의 나머지 부분이 버너에서 연소되면서, 제2의 배기가스를 생성하고, 제1의 배기가스는 최소한 부분적으로 연소용 산소원으로 사용되고, 열에너지는 배기가스로부터 얻고, 배기가스에 함유된 물의 최소한 약 절반이 응축되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 및 히팅용 열을 동시에 발생하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 연소가스(G)는 주로 메탄으로 구성되고, 산소를 함유하는 가스혼합물(A)은 공기이고, 메탄 1몰당 최소한 약 6몰의 산소 및 1몰의 물(W)이 전지(C)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 메탄 1몰당 최소한 2.2몰의 산소가 버너(B)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1∼3중 어느 한 항에 있어서, 최소한 일부의 제1의 배기가스가 열의 제거 전에 버너(B)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 1∼3중 어느 한 항에 있어서, 전지(C)로부터의 제1의 배기가스는 열교환기(E1)내로 도입되어, 그 안에서 히팅용 열이 배기가스로부터 제거되고, 바람직하게는 수증기가 응축되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 1∼3중 어느 한 항에 있어서, 2종의 배기가스는 전지(C) 및 버너(B)로부터 각각 배출될 때 바로 혼합되고, 이 배기가스혼합물은 열교환기(E)에 도입되어, 그 안에서 히팅용 열이 혼합물로부터 제거되면서 수증기가 응축되고, 이어서 냉각된 혼합물의 일부는 버너로 귀환하여 연소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 1∼6중 어느 한 항에 있어서, 버너(B)의 연소가스는 시동단계중에 연료셀(10)을 운전온도로 가열하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 연료셀전지(C), 버너(B), 버너 및/또는 전지에서 발생하는 배기가스를 위한 최소한 하나의 열교환기(E1, E2), 및 배기가스로부터 얻은 열을 이용하는 최소한 하나의 열소비시스템(h)으로 이루어지고, 전지로부터 버너로의 배기가스를 위하여 직접 및 간접의 연결부(91, 92)가 배설되는 것을 특징으로 하는 청구항 1∼7중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 플랜트.
  9. 청구항 8에 있어서, 열소비시스템은 용수히터(E1) 및 실내난방시스템(E2,H)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  10. 청구항 8에 있어서, 용수히터(E1)는 전지(C)의 배기가스라인(91)과 접속되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  11. 청구항 8∼10중 어느 한 항에 있어서, 람다프로브(D1)가 버너(B)의 출구에 배설되어 배기가스의 산소함유량을 측정하고, 이 프로브는 연소가스 및/또는 연료셀로부터의 배기가스를 버너에 공급하는 것을 조절하는 제어시스템(D, D1, D2, D3)의 구성품인 것을 특징으로 하는 플랜트.
  12. 청구항 8∼11중 어느 한 항에 있어서, 전지(C)는 시동단계중에 전지를 가열하는 채널시스템(7, 12)을 포함하고, 이 채널시스템은 버너(B)의 배기가스라인(61, 62)에 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  13. 청구항 8∼11중 어느 한 항에 있어서, 전지(C)는 중심에 대칭인 셀스택(1) 및 스택의 앞에 위치된 연소가스(G)용 프리리포머(3)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플랜트.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019970027923A 1996-07-11 1997-06-27 전기에너지및히팅용열을동시에발생하는방법및그플랜트 KR100466787B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH96810448.9 1996-07-11
EP96810448.9 1996-07-11
EP96810448A EP0818840B1 (de) 1996-07-11 1996-07-11 Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme für Heizzwecke

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR980010220A true KR980010220A (ko) 1998-04-30
KR100466787B1 KR100466787B1 (ko) 2005-05-19

Family

ID=8225646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970027923A KR100466787B1 (ko) 1996-07-11 1997-06-27 전기에너지및히팅용열을동시에발생하는방법및그플랜트

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6042956A (ko)
EP (1) EP0818840B1 (ko)
JP (1) JP3866372B2 (ko)
KR (1) KR100466787B1 (ko)
CN (1) CN1123081C (ko)
AT (1) ATE215745T1 (ko)
AU (1) AU723838B2 (ko)
DE (1) DE59609016D1 (ko)
DK (1) DK0818840T3 (ko)

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9612389D0 (en) * 1996-06-13 1996-08-14 Univ Keele Electrical power source
US6494937B1 (en) 2001-09-27 2002-12-17 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
US6783741B2 (en) * 1996-10-30 2004-08-31 Idatech, Llc Fuel processing system
US6537352B2 (en) 1996-10-30 2003-03-25 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US6376113B1 (en) * 1998-11-12 2002-04-23 Idatech, Llc Integrated fuel cell system
US6221117B1 (en) 1996-10-30 2001-04-24 Idatech, Llc Hydrogen producing fuel processing system
US7195663B2 (en) 1996-10-30 2007-03-27 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
AT406900B (de) * 1998-03-23 2000-10-25 Vaillant Gmbh Heizeinrichtung
ATE218754T1 (de) 1997-11-25 2002-06-15 Sulzer Hexis Ag Brennstoffzellenmodul mit integrierter zusatzheizung
JP2000058091A (ja) * 1998-07-31 2000-02-25 Sulzer Hexis Ag 高温燃料電池を有するプラント
AT409177B (de) * 1998-10-02 2002-06-25 Vaillant Gmbh Heizanordnung
AT406899B (de) * 1998-10-08 2000-10-25 Vaillant Gmbh Einrichtung zur erzeugung von elektrischem strom und wärme mit mindestens einer brennstoffzelle
AT411387B (de) * 1999-01-11 2003-12-29 Vaillant Gmbh Heizeinrichtung
AT407099B (de) * 1999-03-23 2000-12-27 Vaillant Gmbh Heizeinrichtung
JP3403667B2 (ja) * 1999-05-25 2003-05-06 松下電器産業株式会社 固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステム
EP1230690B1 (en) 1999-07-27 2013-07-03 IdaTech, LLC. Fuel cell system controller
US6979507B2 (en) * 2000-07-26 2005-12-27 Idatech, Llc Fuel cell system controller
US6375906B1 (en) * 1999-08-12 2002-04-23 Idatech, Llc Steam reforming method and apparatus incorporating a hydrocarbon feedstock
US7135048B1 (en) 1999-08-12 2006-11-14 Idatech, Llc Volatile feedstock delivery system and fuel processing system incorporating the same
US6329090B1 (en) * 1999-09-03 2001-12-11 Plug Power Llc Enthalpy recovery fuel cell system
US6383670B1 (en) 1999-10-06 2002-05-07 Idatech, Llc System and method for controlling the operation of a fuel processing system
US6242120B1 (en) * 1999-10-06 2001-06-05 Idatech, Llc System and method for optimizing fuel cell purge cycles
US6451464B1 (en) 2000-01-03 2002-09-17 Idatech, Llc System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system
US6465118B1 (en) * 2000-01-03 2002-10-15 Idatech, Llc System and method for recovering thermal energy from a fuel processing system
EP1172874A3 (de) * 2000-07-12 2002-01-23 Sulzer Hexis AG Anlage mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen
US6723459B2 (en) 2000-07-12 2004-04-20 Sulzer Hexis Ag Plant with high temperature fuel cells
DK1205993T3 (da) * 2000-11-07 2013-03-04 Hexis Ag Fremgangsmåde til drift af et brændselscellebatteri med en styring
EP1205993B1 (de) * 2000-11-07 2012-12-05 Hexis AG Verfahren zur Betreiben einer Brennstoffzellenbatterie mit einer Steuerung
US6569227B2 (en) 2001-09-27 2003-05-27 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
US20060037476A1 (en) * 2001-03-08 2006-02-23 Edlund David J Hydrogen purification devices, components and fuel processing systems containing the same
DE10119721A1 (de) * 2001-04-21 2002-10-31 Bayer Cropscience Gmbh Herbizide Mittel enthaltend Benzoylcyclohexandione und Safener
US6861169B2 (en) * 2001-05-09 2005-03-01 Nuvera Fuel Cells, Inc. Cogeneration of power and heat by an integrated fuel cell power system
US6890672B2 (en) * 2001-06-26 2005-05-10 Idatech, Llc Fuel processor feedstock delivery system
DE10149987A1 (de) * 2001-10-11 2003-04-30 Viessmann Werke Kg Verfahren zum Betrieb eines Apparats zur Erzeugung von Wasserstoff und Apparat zur Durchführung des Verfahrens
US20030167690A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-11 Edlund David J. Feedstock delivery system and fuel processing systems containing the same
KR20030073673A (ko) * 2002-03-12 2003-09-19 주식회사 엘지이아이 연료전지의 난방/온수 시스템
US20030223926A1 (en) 2002-04-14 2003-12-04 Edlund David J. Steam reforming fuel processor, burner assembly, and methods of operating the same
DK1494025T3 (da) * 2003-07-03 2007-09-17 Sulzer Hexis Ag Test af en lambdasondes funktionsegnethed
DK1515384T3 (da) 2003-09-11 2008-05-26 Sulzer Hexis Ag System med integrerede brændselsceller og med en varmeveksler
GB0410654D0 (en) * 2004-05-13 2004-06-16 Adelan Ltd Portable fuel cell device
US7842428B2 (en) * 2004-05-28 2010-11-30 Idatech, Llc Consumption-based fuel cell monitoring and control
US8277997B2 (en) * 2004-07-29 2012-10-02 Idatech, Llc Shared variable-based fuel cell system control
JP4927324B2 (ja) * 2004-09-03 2012-05-09 関西電力株式会社 燃料電池システム
US7470293B2 (en) * 2004-10-29 2008-12-30 Idatech, Llc Feedstock delivery systems, fuel processing systems, and hydrogen generation assemblies including the same
US20060090397A1 (en) * 2004-10-31 2006-05-04 Edlund David J Hydrogen generation and energy production assemblies
JP4598508B2 (ja) * 2004-12-22 2010-12-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP4598510B2 (ja) * 2004-12-22 2010-12-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP4603870B2 (ja) * 2004-12-22 2010-12-22 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP2006179285A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4641182B2 (ja) * 2004-12-22 2011-03-02 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR100853977B1 (ko) 2004-12-22 2008-08-25 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 연료 전지 시스템
JP4598509B2 (ja) 2004-12-22 2010-12-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US7632322B2 (en) * 2005-06-07 2009-12-15 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
US7601302B2 (en) 2005-09-16 2009-10-13 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
WO2007035467A2 (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
US7887958B2 (en) * 2006-05-15 2011-02-15 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel cell systems with load-responsive feedstock delivery systems
US7629067B2 (en) * 2006-05-22 2009-12-08 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing systems and fuel cell systems with a liquid leak detection system
US7972420B2 (en) * 2006-05-22 2011-07-05 Idatech, Llc Hydrogen-processing assemblies and hydrogen-producing systems and fuel cell systems including the same
US20070275275A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Mesa Scharf Fuel cell anode purge systems and methods
FR2903762B1 (fr) * 2006-07-13 2008-09-05 Air Liquide Bruleur et procede pour la mise en oeuvre alternee d'une oxycombustion et d'une aerocombustion
US20080210088A1 (en) * 2006-10-23 2008-09-04 Idatech, Llc Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same
US8262752B2 (en) * 2007-12-17 2012-09-11 Idatech, Llc Systems and methods for reliable feedstock delivery at variable delivery rates
DK2313942T3 (da) 2008-08-21 2012-08-20 Ceres Ip Co Ltd Forbedret luftstrømning i luftføringshætte til brændselscellestak ved anvendelse af en luftfordelingsanordning
DE102010001011A1 (de) * 2010-01-19 2011-07-21 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren zum Betrieb einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage
KR101392971B1 (ko) 2012-06-04 2014-05-08 주식회사 경동나비엔 연료전지와 보일러의 복합 시스템
DE102012020058A1 (de) * 2012-10-12 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellensystem auf der Basis von Festoxid-Brennstoffzellen
KR101439428B1 (ko) * 2012-12-28 2014-09-11 주식회사 경동나비엔 연료전지를 이용한 보일러 시스템
JP6280470B2 (ja) 2014-08-29 2018-02-14 本田技研工業株式会社 燃料電池モジュール
JP6374273B2 (ja) 2014-08-29 2018-08-15 本田技研工業株式会社 燃料電池モジュール
US10476093B2 (en) 2016-04-15 2019-11-12 Chung-Hsin Electric & Machinery Mfg. Corp. Membrane modules for hydrogen separation and fuel processors and fuel cell systems including the same
US11712655B2 (en) 2020-11-30 2023-08-01 H2 Powertech, Llc Membrane-based hydrogen purifiers

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3146131A (en) * 1961-03-20 1964-08-25 Inst Gas Technology Appliance for production of direct electric current
US4041210A (en) * 1976-08-30 1977-08-09 United Technologies Corporation Pressurized high temperature fuel cell power plant with bottoming cycle
US4128700A (en) * 1977-11-26 1978-12-05 United Technologies Corp. Fuel cell power plant and method for operating the same
US4522894A (en) * 1982-09-30 1985-06-11 Engelhard Corporation Fuel cell electric power production
US4532192A (en) * 1984-11-06 1985-07-30 Energy Research Corporation Fuel cell system
JPH0665051B2 (ja) * 1985-08-16 1994-08-22 三菱重工業株式会社 燃料電池発電システム
JPH0644979Y2 (ja) * 1987-03-16 1994-11-16 新日軽株式会社 サイデイングボ−ドの取付構造
DE4036823A1 (de) * 1990-11-19 1992-05-21 Dessauer Gasgeraete Gmbh Anordnung zur erzeugung von elektrischer energie
WO1992010009A2 (en) * 1990-11-23 1992-06-11 Vickers Shipbuilding And Engineering Limited Application of fuel cells to power generation systems
US5264300A (en) * 1992-01-09 1993-11-23 Gebrueder Sulzer Aktiengesellschaft Centrally symmetrical fuel cell battery
WO1994018712A1 (de) * 1993-02-15 1994-08-18 Bossel Ulf Dr Verfahren und vorrichtung zur umwandlung von chemischer energie eines brennstoffs in thermische energie und gleichzeitig direkt in elektrische energie
JP3141606B2 (ja) * 1993-03-05 2001-03-05 富士電機株式会社 燃料電池式電気自動車
EP0654838A1 (de) * 1993-11-24 1995-05-24 Sulzer Innotec Ag Einrichtung mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Verfahren zum Anfahrbetrieb der Einrichtung
DE4446841A1 (de) * 1994-12-27 1996-07-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennstoffzellenmodul
JPH08329966A (ja) * 1995-05-30 1996-12-13 Toshiba Corp 直接蒸気取出型燃料電池発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN1177703A (zh) 1998-04-01
AU723838B2 (en) 2000-09-07
US6042956A (en) 2000-03-28
CN1123081C (zh) 2003-10-01
EP0818840B1 (de) 2002-04-03
DE59609016D1 (de) 2002-05-08
AU2855097A (en) 1998-01-22
JPH1064568A (ja) 1998-03-06
KR100466787B1 (ko) 2005-05-19
JP3866372B2 (ja) 2007-01-10
EP0818840A1 (de) 1998-01-14
ATE215745T1 (de) 2002-04-15
DK0818840T3 (da) 2002-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100466787B1 (ko) 전기에너지및히팅용열을동시에발생하는방법및그플랜트
US6958195B2 (en) Steam generator for a PEM fuel cell power plant
US5998053A (en) Method for operating an apparatus with fuel cells
CN109193009B (zh) 固体氧化物燃料电池复合系统及使用方法
US4473622A (en) Rapid starting methanol reactor system
CA2519529C (en) Thermally integrated fuel cell system
US6749958B2 (en) Integrated module for solid oxide fuel cell systems
US5985474A (en) Integrated full processor, furnace, and fuel cell system for providing heat and electrical power to a building
US6585785B1 (en) Fuel processor apparatus and control system
US20020071972A1 (en) Fuel cell battery with heating and an improved cold-start performance, and method for cold-starting of a fuel cell battery
AU2001272281A1 (en) Integrated module for solid oxide fuel cell systems
EA013477B1 (ru) Система топливных элементов и способ эксплуатации риформера
US7326482B2 (en) Apparatus and method for operation of a high temperature fuel cell system using recycled anode exhaust
CN108461781B (zh) 启动燃料电池设备的方法以及燃料电池设备
JPWO2003038934A1 (ja) 燃料電池システム
JP4342172B2 (ja) エネルギー併給システム
JPH04206362A (ja) 高温型燃料電池系発電装置
GB2348315A (en) Solid oxide fuel cell burner systems an methods of generating heat therefrom
JPS61197402A (ja) 燃料電池用燃料改質装置
JPH0458464A (ja) 燃料電池用燃料改質器の熱媒体加熱装置
JP2004196584A (ja) 水素製造装置および燃料電池システムの停止方法
US20030061764A1 (en) Method and apparatus for steam reforming of hydrocarbons
JP2004164868A (ja) コージェネレーションシステムにおける貯湯方法及びその装置
JPS6124171A (ja) 溶融炭酸塩形燃料電池発電システム
JPH06310163A (ja) 燃料電池発電システム

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee