WO2013085216A1 - 연료 전지 시스템과 그 구동 방법 - Google Patents

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fuel
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윤좌문
김태희
이기풍
이태원
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Definitions

  • the present specification relates to a fuel cell system and a driving method thereof.
  • a fuel cell In general, a fuel cell generates water and electricity using hydrogen and oxygen.
  • the operating principle of the fuel cell is to generate electrons as hydrogen is ionized in the anode, and the generated electrons are transferred to the cathode through an intermediate electrolyte. Electrical energy is generated during the movement of the electrons.
  • This reaction in which hydrogen and air react to produce water, is an exothermic reaction, in which heat and water can be obtained in addition to electrical energy.
  • hydrogen which is used as a fuel of a fuel cell
  • fossil fuels which are compounds of carbon and hydrogen, are used as fuels of fuel cells.
  • the present specification provides a fuel cell system capable of producing stable power, improving load following ability, and simultaneously increasing fuel utilization and energy efficiency by dividing and operating a fuel cell into a base load and a load following.
  • the purpose is to provide the driving method.
  • a fuel cell system for generating electric power using the fuel;
  • a reactor for converting water gas from exhaust gas of the molten carbonate fuel cell;
  • a buffer tank for storing the hydrogen gas; It may include a power generator for driving by using the stored hydrogen gas supplied from the buffer tank.
  • the power generation device may be a polymer electrolyte membrane fuel cell that generates electric power using hydrogen gas stored in the buffer tank, and the polymer electrolyte membrane fuel cell is used herein.
  • a first heat recovery unit connected to the molten carbonate fuel cell and recovering heat of the exhaust gas
  • the water gas shift reactor A drain line for removing condensed water between the water gas converter and the buffer tank;
  • a second heat recovery unit for recovering heat from the exhaust gas of the water gas shift reactor;
  • a fuel controller connected between the buffer tank and the polymer electrolyte membrane fuel cell and controlling an amount of the fuel supplied to the polymer electrolyte membrane fuel cell;
  • Each of the water gas conversion reactor and the polymer electrolyte membrane fuel cell may be installed, and the temperature control device may be further configured to maintain a gas temperature in the water gas conversion reactor and the polymer electrolyte membrane fuel cell at a predetermined temperature.
  • the control unit monitors a supply and demand state of grid power connected to a grid in real time, and when the power supply is insufficient for the grid power based on the monitoring result, the buffer tank and the polymer.
  • the fuel controller connected between electrolyte membrane fuel cells By controlling the fuel controller connected between electrolyte membrane fuel cells, the amount of fuel supplied from the buffer tank to the polymer electrolyte membrane fuel cell is increased, and if the power supply to the system power is exceeded based on the monitoring result, The amount of fuel supplied from the buffer tank to the polymer electrolyte membrane fuel cell may be reduced or blocked by controlling the fuel controller connected between the buffer tank and the polymer electrolyte membrane fuel cell.
  • a fuel cell system a molten carbonate fuel cell; First and second valves for selectively supplying exhaust gas of the molten carbonate fuel cell; A control unit controlling the first and second valves; A reaction reactor for converting the exhaust gas of the molten carbonate fuel cell supplied through the first valve into a water gas; A driving device to drive using the hydrogen gas; It may include an oxidizer for generating heat by oxidizing the exhaust gas of the molten carbonate fuel cell supplied through the second valve.
  • the apparatus may further include a heat recovery device for recovering heat generated by the oxidizer.
  • the fuel cell system and its driving method by operating the fuel cell divided into the base load (Base Load) and load following (Load Following) to produce a stable power, improve the load following ability, There is an effect that can increase the utilization and energy efficiency at the same time.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a PEMFC driving method of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of driving a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a fuel cell system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of driving a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • MCFC molten carbonate fuel cell
  • PEMFC polymer electrolyte membrane fuel cell
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • a fuel cell system includes a molten carbonate fuel cell (MCFC) 11; A water gas shift reactor (WGS) 13 for converting the exhaust gas of the molten carbonate fuel cell 11 into water gas; A buffer tank 16 for storing the hydrogen gas; A polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 (or various power generation apparatuses using hydrogen gas) receives the hydrogen gas from the buffer tank 16.
  • MCFC molten carbonate fuel cell
  • WSS water gas shift reactor
  • PEMFC polymer electrolyte membrane fuel cell
  • the exhaust gas of the molten carbonate fuel cell 11 is an anode off gas (AOG) of the molten carbonate fuel cell 11 (for example, a gas discharged from the anode pole among the anode pole and the cathode pole of MCFC). ).
  • AOG anode off gas
  • the anode off gas of the MCFC 11 may include some unreacted fuel (H2, NG is a very small amount) and other gases.
  • the fuel cell system according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a BOP (Balance Of Plant) 10, a first heat recoverer (exhaust heat recoverer) 12, a second heat recoverer 14, and a drain line. 15 may further include a fuel controller (or flow controller) 17 and a temperature controller (not shown).
  • the balance of plant (BOP) 10 supplies fuel to a molten carbonate fuel cell (MCFC) 11.
  • the BOP 10 is a peripheral device for operating the fuel cell 11, and may include a pump for supplying fuel to the fuel cell 11.
  • the MCFC 11 generates electric power using the fuel according to the control signal of the controller 19.
  • the gas discharged from the MCFC 11 includes unreacted fuel according to the fuel utilization rate of the MCFC 11.
  • the MCFC 11 outputs the exhaust gas to the first heat recovery unit 12.
  • the first waste heat recovery unit 12 recovers the heat of the exhaust gas, and outputs the gas discharged after the heat recovery to the water gas shift reactor 13.
  • the water gas shift reactor 13 generates high purity hydrogen gas through the water gas shift reaction discharged after the heat recovery, and outputs the generated hydrogen gas to the buffer tank 16.
  • the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention may further include a second heat recoverer 14 connected between the water gas shift reactor 13 and the buffer tank 16, and the second heat recoverer 14 may recover the heat of the gas discharged from the water gas shift reactor 13 and output it to the buffer tank 16.
  • the fuel cell system according to the first exemplary embodiment of the present invention may further include a drain line 15 for discharging condensed water according to the recovery of the arrangement.
  • the buffer tank 16 stores the hydrogen gas, and outputs the hydrogen gas as the fuel to the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 according to the control signal of the controller 19.
  • the buffer tank 16 may output the hydrogen gas as the fuel to the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 according to a control signal of the controller 19.
  • the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 generates electric power using the fuel according to a control signal of the controller 19.
  • the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention may further include a fuel controller 17 connected between the buffer tank 16 and the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18, wherein the fuel controller Reference numeral 17 controls the amount of fuel supplied to the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 in accordance with a control signal from the controller 19.
  • a fuel controller 17 connected between the buffer tank 16 and the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18, wherein the fuel controller Reference numeral 17 controls the amount of fuel supplied to the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 in accordance with a control signal from the controller 19.
  • the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention is installed in the water gas shift reactor 13 and the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18, respectively, and the water gas shift reactor 13 and the
  • the apparatus may further include a temperature controller (not shown) for maintaining the gas temperature in the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 at a preset temperature.
  • the controller 19 supplies power generated by the MCFC 11 and the PEMFC 18 to a grid.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a PEMFC driving method of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • control unit 19 monitors the demand state of the grid power connected to the grid in real time (S11).
  • the buffer tank 16 and the PEMFC By controlling the fuel controller 17 connected between 18, the amount of fuel supplied from the buffer tank 16 to the PEMFC 18 is increased (S13).
  • control unit 19 controls the fuel controller 17 connected between the buffer tank 16 and the PEMFC 18 when the power supply to the system power is exceeded, from the buffer tank 16. The amount of fuel supplied to the PEMFC 18 is reduced or blocked (S14).
  • the controller 19 controls the load according to the load regulation of the PEMFC 18 and the power demand.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of driving a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • the controller 19 normally operates the MCFC 11 which is a base load (S21).
  • the MCFC 11 supplies power to the grid according to a control signal of the controller 19.
  • the controller 19 monitors a demand state of grid power connected to the grid in real time.
  • the controller 19 determines whether a power demand exceeding the generation amount of the MCFC 11 has occurred based on the monitoring result (S22).
  • the controller 19 controls the fuel controller 17 connected between the buffer tank 16 and the PEMFC 18 when a power demand exceeding the generation amount of the MCFC 11 occurs. Power required by supplying the fuel stored in the PEMFC 18 to the PEMFC 18 (S23).
  • the control unit 19 determines whether the power demand is less than or equal to the amount of power generated by the MCFC 11 while supplying the power generated by the PEMFC 18 to the grid (S24). The control unit 19 generates power corresponding to the excess through the PEMFC 18 when the power demand still exceeds the generation amount of the MCFC 11.
  • the controller 19 controls the fuel controller 17 by controlling the fuel controller 17 connected between the buffer tank 16 and the PEMFC 18 when the power demand is less than or equal to the generation amount of the MCFC 11.
  • the amount of fuel supplied from the tank 16 to the PEMFC 18 is reduced or blocked (S25).
  • the controller 19 may use the MCFC 11 as a base load and use the PEMFC 18 for load following according to power demand.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a fuel cell system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • a fuel cell system includes a molten carbonate fuel cell (MCFC) 11; First and second valves 21 and 22 for selectively supplying exhaust gas of the molten carbonate fuel cell 11; A valve control unit 20 controlling the first and second valves 21 and 22; A reactor (13) for converting the exhaust gas of the molten carbonate fuel cell (11) supplied through the first valve (21) into water gas; A polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 receiving the hydrogen gas; And an oxidizer (or catalytic combustor) 24 for oxidizing exhaust gas of the molten carbonate fuel cell 11 supplied through the second valve 22 to generate heat.
  • MCFC molten carbonate fuel cell
  • First and second valves 21 and 22 for selectively supplying exhaust gas of the molten carbonate fuel cell 11
  • a valve control unit 20 controlling the first and second valves 21 and 22
  • a reactor (13) for converting the exhaust gas of the molten carbonate fuel cell (11) supplied through the first valve (21) into water gas
  • the fuel cell system according to the second exemplary embodiment of the present invention includes a BOP (Balance Of Plant) 10, a first heat recovery unit 12, a second heat recovery unit 14, a drain line 15, and a temperature control device ( Not shown), the third heat recovery unit 23, the fourth heat recovery unit 25 may be further included.
  • BOP Bit Of Plant
  • first heat recovery unit 12 a first heat recovery unit 12
  • second heat recovery unit 14 a drain line 15
  • temperature control device not shown
  • the third heat recovery unit 23, the fourth heat recovery unit 25 may be further included.
  • the balance of plant (BOP) 10 supplies fuel to the molten carbonate fuel cell 11.
  • the BOP 10 is a peripheral device for operating the fuel cell 11, and may include a pump for supplying fuel to the fuel cell 11.
  • the MCFC 11 generates electric power using the fuel according to the control signal of the controller 19.
  • the gas discharged from the MCFC 11 includes unreacted fuel according to the fuel utilization rate of the MCFC 11.
  • the controller 19 outputs a first control signal for opening the first valve 21 to the valve controller 20 when the system power demand exceeds the generation amount of the MCFC 11.
  • a second control signal for opening the second valve 22 is output to the valve controller 20.
  • the valve control unit 20 opens the first valve 21 according to the first control signal, and opens the second valve 22 according to the second control signal.
  • the first heat recovery unit 12 recovers heat of the exhaust gas supplied through the first valve 21 and outputs the heat recovered exhaust gas to the water gas shift reactor 13.
  • the water gas shift reactor 13 outputs the generated hydrogen gas to the second heat recovery unit 14.
  • the water gas shift reactor 13 may be a water gas shift reactor (WGS) for converting the heat-recovered exhaust gas into water gas.
  • WGS water gas shift reactor
  • the second heat recovery unit 14 heat-recovers the exhaust gas generated by the water gas shift reactor 13 and then outputs the exhaust gas to the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18.
  • PEMFC polymer electrolyte membrane fuel cell
  • the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention may further include a drain line 15.
  • the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 generates power using the fuel (hydrogen gas and water) according to the control signal of the controller 19.
  • the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention is installed in the water gas shift reactor 13 and the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18, respectively, and the water gas shift reactor 13 and the
  • the apparatus may further include a temperature controller (not shown) for maintaining the gas temperature in the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) 18 at a preset temperature.
  • the controller 19 supplies power generated by the MCFC 11 and the PEMFC 18 to a grid.
  • the third heat recovery unit 23 heat-recovers the exhaust gas supplied from the second valve 22, and outputs the heat-recovered exhaust gas to the oxidizer 24.
  • the oxidizer 24 generates heat by oxidizing the heat-recovered exhaust gas, and outputs the generated heat to the fourth heat recovery unit 25.
  • the fourth heat recovery unit 25 may operate as a heat recovery unit that recovers the generated heat.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of driving a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
  • the controller 19 normally operates the MCFC 11 which is a base load (S31).
  • the controller 19 determines whether a power demand exceeding the generation amount of the MCFC 11 occurs based on the monitoring result (S32).
  • the controller 19 outputs a first control signal for opening the first valve 21 to the valve controller 20 when the system power demand exceeds the generation amount of the MCFC 11.
  • the controller 19 is configured to output the exhaust gas corresponding to the electric power currently required in the system power to the first waste heat recoverer 12 based on the "amount of the exhaust gas corresponding to the required electric power calculated in advance.”
  • the first control signal for controlling the first valve 21 may be output to the valve controller 20.
  • the valve control unit 20 opens the first valve 21 based on the first control signal, and the first valve 21 outputs the exhaust gas to the first heat recovery unit 12.
  • the first valve 21 may output an amount of exhaust gas corresponding to the required electric power to the first waste heat recoverer 12 under the control of the valve controller 20 (S33).
  • the first waste heat recoverer 12 heat-recovers the exhaust gas, outputs the heat-recovered exhaust gas to the water gas shift reactor 13, and the water gas shift reactor 13 discharges the heat recovered.
  • the gas is subjected to a water gas shift reaction, and the fuel is output to the PEMFC 18 through the second heat recovery unit 14 (S34).
  • the PEMFC 18 generates the required power using the fuel (including hydrogen gas and water) (S35).
  • the controller 19 determines whether the power demand is less than or equal to the amount of power generated by the MCFC 11 while supplying power generated by the PEMFC 18 to the grid (S36).
  • the control unit 19 generates power corresponding to the excess through the PEMFC 18 when the power demand still exceeds the generation amount of the MCFC 11.
  • the controller 19 reduces or blocks the amount of exhaust gas of the MCFC 11 supplied through the first valve 21. (S37).
  • the controller 19 is configured to reduce the opening rate of the first valve 21 and increase the opening rate of the second valve 22 when the system power demand is equal to or less than or equal to the generation amount of the MCFC 11. 2
  • a control signal is output to the valve control unit 20.
  • the valve control unit 20 increases the opening degree of the second valve 22 based on the second control signal, and the second valve 22 outputs the exhaust gas to the third heat recovery unit 23. (S38).
  • the third waste heat recoverer 23 recovers heat from the exhaust gas output through the second valve 22, and outputs the heat-recovered exhaust gas to the oxidizer 39.
  • the oxidizer 39 generates heat by oxidizing the heat-recovered exhaust gas, and outputs the exhaust gas to the fourth waste heat recovery unit 25 (S39).
  • the oxidizer 39 burns the fuel remaining in the exhaust gas of the MCFC 11 to discharge high-temperature gas, which can be used as waste heat of good quality for heat recovery.
  • the fuel cell system and the driving method thereof produce a stable power by operating the fuel cell divided into a base load (Load Load) and a load following (Load Following), the load following It can improve performance and increase fuel utilization and energy efficiency simultaneously.
  • Load Load base load
  • Load Following load following

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Abstract

본 명세서는 연료 전지를 기저부하(Base Load)와 부하 추종(Load Following)으로 나누어 운영함으로써 안정적인 전력을 생산하고, 부하 추종 능력을 향상시키고, 연료 이용률과 에너지 효율을 동시에 높일 수 있는 연료 전지 시스템과 그 구동 방법에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 연료를 이용하여 전력을 발생하는 용융탄산염 연료전지와; 상기 배출가스를 수성가스 전환하는 반응기와; 상기 수소 가스를 저장하는 버퍼 탱크와; 상기 버퍼 탱크로부터 공급되는 상기 저장된 수소 가스를 이용하여 구동하는 구동 장치를 포함할 수 있다.

Description

연료 전지 시스템과 그 구동 방법
본 명세서는 연료 전지 시스템과 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지는 수소와 산소를 이용하여 물과 전기를 생성하게 된다. 연료전지의 작동 원리는 애노드(Anode)에서 수소가 이온화되면서 전자를 발생하고, 그 발생한 전자는 중간의 전해질을 거쳐 캐소드(Cathode)로 이동하게 된다. 상기 전자가 이동하는 과정에서 전기 에너지가 발생한다. 수소와 공기가 반응해 물이 생성되는 이 반응은 발열 반응으로 전기에너지 외에도 열과 물을 얻을 수 있다.
반면, 연료전지의 연료로 쓰이는 수소는 그 자체로 얻기는 어렵기 때문에 수소화합물을 개질하여 이용한다. 즉, 연료전지의 연료로서 탄소와 수소의 화합물인 화석연료가 사용된다.
본 명세서는 연료 전지를 기저부하(Base Load)와 부하 추종(Load Following)으로 나누어 운영함으로써 안정적인 전력을 생산하고, 부하 추종 능력을 향상시키고, 연료 이용률과 에너지 효율을 동시에 높일 수 있는 연료 전지 시스템과 그 구동 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 연료를 이용하여 전력을 발생하는 용융탄산염 연료전지와; 상기 용융 탄산염 연료전지의 배출가스로부터 수성가스 전환을 하는 반응기와; 상기 수소 가스를 저장하는 버퍼 탱크와; 상기 버퍼 탱크로부터 공급되는 상기 저장된 수소 가스를 이용하여 구동하는 발전장치를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 발전장치는, 상기 버퍼 탱크에 저장된 수소 가스를 이용하여 전력을 발생하는 고분자 전해질막 연료전지일 수 있으며 본 명세서에는 고분자 전해질막 연료전지를 실시예로 하였다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 용융탄산염 연료전지에 연결되고, 상기 배출 가스의 열을 회수하는 제1 배열회수기와; 상기 수성가스 전환 반응기와; 상기 수성가스 변환기와 버퍼 탱크 사이에서 응축 된 물을 제거하는 드레인 라인과; 상기 수성가스 전환 반응기의 배출가스로부터 열 회수를 하는 제2 배열회수기와; 상기 버퍼 탱크와 상기 고분자 전해질막 연료전지 사이에 연결되고, 상기 고분자 전해질막 연료전지에 공급되는 상기 연료의 양을 제어하는 연료 제어기와; 상기 수성가스 전환 반응기 및 상기 고분자 전해질막 연료전지에 각각 설치되고, 상기 수성가스 전환 반응기 및 상기 고분자 전해질막 연료전지 내의 가스 온도를 미리 설정된 온도로 유지하기 위한 온도 조절 장치를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 그리드에 연결된 계통 전력의 공급 및 수요 상태를 실시간 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 근거로 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 부족하면, 상기 버퍼 탱크와 상기 고분자 전해질막 연료전지 사이에 연결된 상기 연료 제어기를 제어함으로써 상기 버퍼 탱크로부터 상기 고분자 전해질막 연료전지에 공급되는 연료의 양을 증가시키고, 상기 모니터링 결과를 근거로 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 초과하면, 상기 버퍼 탱크와 상기 고분자 전해질막 연료전지 사이에 연결된 상기 연료 제어기를 제어함으로써 상기 버퍼 탱크로부터 상기 고분자 전해질막 연료전지에 공급되는 연료의 양을 감소 또는 차단시킬 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 용융탄산염 연료전지와; 상기 용융탄산염 연료전지의 배출 가스를 선택적으로 공급하는 제1 및 제2 밸브와; 상기 제1 및 제2 밸브를 제어하는 제어부와; 상기 제1 밸브를 통해서 공급되는 상기 용융탄산염 연료전지의 배출 가스를 수성 가스 전환을 하는 　반응기와; 상기 수소 가스를 이용하여 구동하는 구동 장치와; 상기 제2 밸브를 통해서 공급되는 상기 용융탄산염 연료전지의 배출 가스를 산화시켜 열을 발생하는 산화기를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 산화기에 의해 발생한 열을 회수하는 배열회수장치를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템과 그 구동 방법은, 연료 전지를 기저부하(Base Load)와 부하 추종(Load Following)으로 나누어 운영함으로써 안정적인 전력을 생산하고, 부하 추종 능력을 향상시키고, 연료 이용률과 에너지 효율을 동시에 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 PEMFC 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 고출력에 유리한 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)를 기저부하(Base Load)로 이용하고, 부하 추종(Load Following)에 유리한 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)를 이용함으로써, 안정적인 전력을 생산하고, 부하 추종 능력을 향상시키고, 연료 이용률과 에너지 효율을 동시에 높일 수 있는 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)(11)와; 상기 용융탄산염 연료전지(11)의 배출가스를 수성가스 전환을 하는 반응기(Water Gas Shift reactor, WGS)(13)와; 상기 수소 가스를 저장하는 버퍼 탱크(Buffer Tank)(16)와; 상기 버퍼 탱크(16)로부터 상기 수소 가스를 공급받는 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)(18)(또는 수소 가스를 이용하는 구동하는 다양한 발전 장치)를 포함한다.
상기 용융탄산염 연료전지(11)의 배출가스는 상기 용융탄산염 연료전지(11)의 애노드 오프 가스(Anode Off Gas, AOG)(예를 들면, MCFC의 애노드 극과 캐소드 극 중에서 애노드 극에서 배출되는 가스)를 의미한다.
상기 MCFC(11)의 애노드 오프 가스는 일부 미반응된 연료(H2, NG는 극미량)와 기타 가스를 포함할 수 있다. 상기 수성가스 전환 반응기(13)는, 상기 미반응된 연료를 PEMFC(18)에서 재사용하도록, PEMFC(18)의 성능을 저하시키는 애노드 오프 가스에 포함된 일부 "CO"를 CO+H2O->CO2+H2 반응을 통해 제거한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, BOP(Balance Of Plant)(10), 제1 배열 회수기(배출 열 회수기)(12), 제2 배열 회수기(14), 드레인 라인(Drain Line)(15), 연료 제어기(또는 유량 조절기)(17), 온도 조절 장치(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
먼저, 상기 BOP(Balance Of Plant)(10)는 연료를 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)(11)에 공급한다. 상기 BOP(10)는 연료 전지(11)를 작동시키기 위한 주변 기기로서, 연료 전지(11)에 연료를 공급하는 펌프 등을 포함할 수 있다.
상기 MCFC(11)는 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 상기 연료를 이용하여 전력을 생산한다. 상기 MCFC(11)로부터 배출되는 가스는 상기 MCFC(11)의 연료 이용률에 따라 미반응된 연료를 포함한다.
상기 MCFC(11)는 상기 배출가스를 제1 배열 회수기(12)에 출력한다.
상기 제1 배열 회수기(12)는 상기 배출 가스의 열을 회수하고, 그 열 회수 후 배출된 가스를 수성가스 전환 반응기(13)에 출력한다.
상기 수성가스 전환 반응기(13)는 상기 열 회수 후 배출된 가스를 수성가스 전환 반응을 통해 순도 높은 수소 가스를 발생시키고, 그 발생한 수소 가스를 버퍼 탱크(Buffer Tank)(16)에 출력한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템은 상기 수성가스 전환 반응기(13)와 상기 버퍼 탱크(16) 사이에 연결된 제2 배열 회수기(14)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 배열 회수기(14)는 상기 수성가스 전환 반응기(13)로부터 배출된 가스의 열을 회수하고 상기 버퍼 탱크(16)에 출력할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템은 배열 회수에 따른 응축수를 배출하기 위한 드레인 라인(15)를 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼 탱크(16)는 상기 수소 가스를 저장하고, 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 상기 수소 가스를 연료로서 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)에 출력한다. 상기 버퍼 탱크(16)는 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 상기 수소 가스를 연료로서 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)에 출력할 수도 있다.
상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)는 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 상기 연료를 이용하여 전력을 생산한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템은 상기 버퍼 탱크(16)와 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18) 사이에 연결된 연료 제어기(17)를 더 포함할 수 있으며, 상기 연료 제어기(17)는 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)에 공급되는 연료의 양을 제어한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 수성가스 전환 반응기(13) 및 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)에 각각 설치되고, 상기 수성가스 전환 반응기(13) 및 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18) 내의 가스 온도를 미리 설정된 온도로 유지하기 위한 온도 조절 장치(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(19)는 상기 MCFC(11) 및 상기 PEMFC(18)에 의해 발생한 전력을 그리드(Grid)에 공급한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 PEMFC 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 상기 제어부(19)는 상기 그리드에 연결된 계통 전력의 수요 상태를 실시간 모니터링한다(S11).
상기 제어부(19)는 상기 모니터링 결과를 근거로 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 부족하면(전력 수요가 MCFC(11)의 용량을 초과하면)(S12), 상기 버퍼 탱크(16)와 상기 PEMFC(18) 사이에 연결된 연료 제어기(17)를 제어함으로써 상기 버퍼 탱크(16)로부터 상기 PEMFC(18)에 공급되는 연료의 양을 증가시킨다(S13).
반면, 상기 제어부(19)는, 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 초과하면, 상기 버퍼 탱크(16)와 상기 PEMFC(18) 사이에 연결된 연료 제어기(17)를 제어함으로써 상기 버퍼 탱크(16)로부터 상기 PEMFC(18)에 공급되는 연료의 양을 감소 또는 차단시킨다(S14).
상기 제어부(19)는 상기 PEMFC(18)의 부하 조정과, 전력 수요에 따라 부하를 제어한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 상기 제어부(19)는 기저부하(Base Load)인 상기 MCFC(11)를 정상 운전시킨다(S21). 예를 들면, 상기 MCFC(11)는 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 전력을 상기 그리드에 공급한다.
상기 제어부(19)는 상기 그리드에 연결된 계통 전력의 수요 상태를 실시간 모니터링한다.
상기 제어부(19)는 상기 모니터링 결과를 근거로 상기 MCFC(11)의 발전량을 초과하는 전력 수요가 발생했는지를 판단한다(S22).
상기 제어부(19)는 상기 MCFC(11)의 발전량을 초과하는 전력 수요가 발생하면, 상기 버퍼 탱크(16)와 상기 PEMFC(18) 사이에 연결된 연료 제어기(17)를 제어하여 상기 버퍼 탱크(16)에 저장된 연료를 상기 PEMFC(18)에 공급함으로써 요구되는 전력을 발생한다(S23).
상기 제어부(19)는 상기 PEMFC(18)에 의해 발생한 전력을 상기 그리드에 공급하면서 상기 전력 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량보다 이하이거나 동일한지를 판단한다(S24). 상기 제어부(19)는 상기 전력 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량을 여전히 초과하면 상기 초과분에 대응하는 전력을 상기 PEMFC(18)를 통해 발생한다.
반면, 상기 제어부(19)는 상기 전력 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량보다 이하이거나 동일하면, 상기 버퍼 탱크(16)와 상기 PEMFC(18) 사이에 연결된 연료 제어기(17)를 제어함으로써 상기 버퍼 탱크(16)로부터 상기 PEMFC(18)에 공급되는 연료의 양을 감소 또는 차단시킨다(S25).
따라서, 상기 제어부(19)는, 상기 MCFC(11)를 기저부하(Base Load)로 사용하며, 상기 PEMFC(18)를 전력 수요에 따른 부하 변동(Load Following)에 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)(11)와; 상기 용융탄산염 연료전지(11)의 배출가스(exhaust gas)를 선택적으로 공급하는 제1 및 제2 밸브(21, 22)와; 상기 제1 및 제2 밸브(21, 22)를 제어하는 밸브 제어부(20)와; 상기 제1 밸브(21)를 통해서 공급되는 상기 용융탄산염 연료전지(11)의 배출가스를 수성가스 전환을 하는 반응기(13)와; 상기 수소 가스를 공급받는 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)(18)와; 상기 제2 밸브(22)를 통해서 공급되는 상기 용융탄산염 연료전지(11)의 배출가스를 산화시켜 열을 발생하는 산화기(또는 촉매 연소기)(Oxidizer)(24)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, BOP(Balance Of Plant)(10), 제1 배열 회수기(12), 제2 배열 회수기(14), 드레인 라인(15), 온도 조절 장치(도시하지 않음), 제3 배열 회수기(23), 제4 배열 회수기(25)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 상기 BOP(Balance Of Plant)(10)는 연료를 용융탄산염 연료전지(11)에 공급한다. 상기 BOP(10)는 연료 전지(11)를 작동시키기 위한 주변 기기로서, 연료 전지(11)에 연료를 공급하는 펌프 등을 포함할 수 있다.
상기 MCFC(11)는 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 상기 연료를 이용하여 전력을 생산한다. 상기 MCFC(11)로부터 배출되는 가스는 상기 MCFC(11)의 연료 이용률에 따라 미반응된 연료를 포함한다.
상기 제어부(19)는, 상기 계통 전력의 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량을 초과하면 상기 제1 밸브(21)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 상기 밸브 제어부(20)에 출력하고, 상기 계통 전력의 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량보다 이하이거나 동일하면 상기 제2 밸브(22)를 개방하기 위한 제2 제어 신호를 상기 밸브 제어부(20)에 출력한다.
상기 밸브 제어부(20)는 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 제1 밸브(21)를 개방시키고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제2 밸브(22)를 개방시킨다.
상기 제1 배열 회수기(12)는 상기 제1 밸브(21)를 통해 공급되는 배출가스의 열을 회수 하고, 그 열 회수된 배출 가스를 수성가스 전환 반응기(13)에 출력한다.
상기 수성가스 전환 반응기(13)는 발생한 수소 가스를 제2 배열 회수기(14)에 출력한다. 상기 수성가스 전환 반응기(13)는 상기 열 회수 된 배출가스를 수성가스 전환 하는 반응기(Water Gas Shift reactor, WGS)일 수 있다.
상기 제2 배열 회수기(14)는 상기 수성가스 전환 반응기(13)에 의해 발생한 배출가스를 열 회수 한 후 배출가스를 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)에 출력한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템은 드레인 라인(15)를 더 포함할 수 있다.
상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)는 상기 제어부(19)의 제어 신호에 따라 상기 연료(수소 가스 및 물)를 이용하여 전력을 발생한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 수성가스 전환 반응기(13) 및 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18)에 각각 설치되고, 상기 수성가스 전환 반응기(13) 및 상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)(18) 내의 가스 온도를 미리 설정된 온도로 유지하기 위한 온도 조절 장치(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(19)는 상기 MCFC(11) 및 상기 PEMFC(18)에 의해 발생한 전력을 그리드(Grid)에 공급한다.
상기 제3 배열 회수기(23)는 상기 제2 밸브(22)로부터 공급되는 상기 배출가스를 열 회수하고, 그 열 회수 된 배출가스를 상기 산화기(Oxidizer)(24)에 출력한다.
상기 산화기(Oxidizer)(24)는 상기 열 회수된 배출 가스를 산화시켜 열을 발생하고, 그 발생한 열을 제4 배열 회수기(25)에 출력한다. 상기 제4 배열 회수기(25)는 상기 발생한 열을 회수하는 열 회수기(Heat Recovery)로서 동작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 상기 제어부(19)는 기저부하(Base Load)인 상기 MCFC(11)를 정상 운전시킨다(S31).
상기 제어부(19)는 상기 모니터링 결과를 근거로 상기 MCFC(11)의 발전량을 초과하는 전력 수요가 발생했는지를 판단한다(S32).
상기 제어부(19)는 상기 계통 전력의 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량을 초과하면 상기 제1 밸브(21)를 개방하기 위한 제1 제어 신호를 상기 밸브 제어부(20)에 출력한다. 상기 제어부(19)는 "미리 계산된 요구되는 전력에 대응하는 배출가스의 양"을 근거로 상기 계통 전력에서 현재 요구되는 전력에 대응하는 배출가스가 상기 제1 배열 회수기(12)에 출력되도록 상기 제1 밸브(21)를 제어하기 위한 상기 제1 제어 신호를 상기 밸브 제어부(20)에 출력할 수도 있다.
상기 밸브 제어부(20)는 상기 제1 제어 신호를 근거로 상기 제1 밸브(21)를 개방하고, 상기 제1 밸브(21)는 상기 배출가스를 제1 배열 회수기(12)에 출력한다. 상기 제1 밸브(21)는 상기 밸브 제어부(20)의 제어 하에 상기 요구되는 전력에 대응하는 배출가스의 양을 상기 제1 배열 회수기(12)에 출력할 수 있다(S33).
상기 제1 배열 회수기(12)는 상기 배출가스를 열 회수하고, 상기 열 회수된 배출 가스를 상기 수성가스 전환 반응기(13)에 출력하고, 상기 수성가스 전환 반응기(13)는 상기 열 회수된 배출가스를 수성가스 전환 반응을 시키며, 상기 연료를 상기 제2 배열 회수기(14)를 통해 상기 PEMFC(18)에 출력한다(S34).
상기 PEMFC(18)는 상기 연료(수소 가스 및 물 포함)를 사용하여 요구되는 전력을 발생한다(S35).
상기 제어부(19)는 상기 PEMFC(18)에 의해 발생한 전력을 상기 그리드에 공급하면서 상기 전력 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량보다 이하이거나 동일한지를 판단한다(S36). 상기 제어부(19)는 상기 전력 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량을 여전히 초과하면 상기 초과분에 대응하는 전력을 상기 PEMFC(18)를 통해 발생한다.
반면, 상기 제어부(19)는 상기 전력 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량보다 이하이거나 동일하면, 상기 제1 밸브(21)를 통해 공급되는 상기 MCFC(11)의 배출가스의 양을 감소 또는 차단시킨다(S37).
상기 제어부(19)는 상기 계통 전력의 수요가 상기 MCFC(11)의 발전량 이하이거나 동일하면, 상기 제 1밸브(21) 개도율을 감소 시키고 제2 밸브(22)를 개도율을 증가 시키기 위한 제2 제어 신호를 상기 밸브 제어부(20)에 출력한다.
상기 밸브 제어부(20)는 상기 제2 제어 신호를 근거로 상기 제2 밸브(22)의 개도율을 증가시키고, 상기 제2 밸브(22)는 상기 배출가스를 제3 배열 회수기(23)에 출력한다(S38).
상기 제3 배열 회수기(23)는 상기 제2 밸브(22)를 통해 출력되는 배출가스를 열을 회수하고, 상기 열 회수 된 배출가스를 상기 산화기(39)에 출력한다.
상기 산화기(39)는 상기 열 회수된 배출 가스를 산화시켜 열을 발생하고, 그 배출 가스를 상기 제4 배열 회수기(25)에 출력한다(S39). 상기 산화기(39)는 상기 MCFC(11)의 배출가스 내에 남은 연료를 태워 고온의 가스를 배출하며, 이는 배열회수에 유리한 양질의 폐열로 이용이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템과 그 구동 방법은, 연료 전지를 기저부하(Base Load)와 부하 추종(Load Following)으로 나누어 운영함으로써 안정적인 전력을 생산하고, 부하 추종 능력을 향상시키고, 연료 이용률과 에너지 효율을 동시에 높일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 연료를 이용하여 전력을 발생하고, 미사용된 연료를 포함하는 가스를 배출하는 용융탄산염 연료전지와;
    상기 배출되는 가스를 수성가스 전환하는 반응기와;
    상기 배출되는 가스를 저장하는 버퍼 탱크와;
    상기 배출가스의 연료를 이용하여 구동하는 발전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발전 장치는,
    상기 버퍼 탱크에 저장된 수소 가스를 이용하여 전력을 발생하는 고분자 전해질막 연료전지인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용융탄산염 연료전지에 연결되고, 상기 배출가스를 열 회수 하는 제1 배열회수기와;
    상기 수성가스 전환 반응기의 배출가스의 열을 회수하는 제2 배열회수기와;
    응축수를 배출하는 드레인 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크와 상기 발전 장치 사이에 연결되고, 상기 발전 장치에 공급되는 상기 연료의 양을 제어하는 연료 제어기와;
    상기 수성가스 전환 반응기 및 상기 발전 장치에 각각 설치되고, 상기 수성가스 전환 반응기 및 상기 발전 장치 내의 가스 온도를 미리 설정된 온도로 유지하기 위한 온도 조절 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용융 탄산염 연료전지와 상기 배출가스의 연료를 이용하여 구동하는 발전 장치의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는,
    그리드에 연결된 계통 전력의 공급 및 수요 상태를 실시간 모니터링하고,
    상기 모니터링 결과를 근거로 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 부족하면, 상기 버퍼 탱크와 상기 고분자 전해질막 연료전지 사이에 연결된 상기 연료 제어기를 제어함으로써 상기 버퍼 탱크로부터 상기 고분자 전해질막 연료전지에 공급되는 연료의 양을 증가시키고,
    상기 모니터링 결과를 근거로 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 초과하면, 상기 버퍼 탱크와 상기 고분자 전해질막 연료전지 사이에 연결된 상기 연료 제어기를 제어함으로써 상기 버퍼 탱크로부터 상기 고분자 전해질막 연료전지에 공급되는 연료의 양을 감소 또는 차단시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  7. 용융탄산염 연료전지와;
    상기 용융탄산염 연료전지의 배출가스를 선택적으로 공급하는 제1 및 제2 밸브와;
    상기 제1 및 제2 밸브를 제어하는 제어부와;
    상기 제1 밸브를 통해서 공급되는 상기 용융탄산염 연료전지의 배출가스를 수성가스 전환하는 반응기와;
    상기 배출가스의 연료를 이용하여 구동 가능 한 발전 장치와;
    상기 제2 밸브를 통해서 공급되는 상기 용융탄산염 연료전지의 배출가스를 산화시켜 열을 발생하는 산화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 발전 장치는,
    상기 수성가스 전환과 배열 회수 고정을 거친 배출가스를 이용하여 전력을 발생하는 고분자 전해질막 연료전지인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 산화기에 의해 발생한 열을 회수하는 열 회수기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 용융탄산염 연료전지에 연결되고, 상기 배출가스를 열 회수 하는 제1 배열회수기와;
    상기 수성가스 전환 반응기 배출가스의 열을 회수하는 제2 배열회수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    그리드에 연결된 계통 전력의 공급 및 수요 상태를 실시간 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 근거로 상기 용융 탄산염 연료전지와, 상기 배출가스의 연료를 이용하여 구동 가능 한 발전 장치의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브에 연결된 밸브 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는,
    그리드에 연결된 계통 전력의 공급 및 수요 상태를 실시간 모니터링하고,
    상기 모니터링 결과를 근거로 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 부족하면, 상기 밸브 제어부로 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어함으로써 상기 고분자 전해질막 연료전지에 공급되는 연료의 양을 증가시키고,
    상기 모니터링 결과를 근거로 상기 계통 전력에 대하여 전력 공급이 초과하면, 상기 밸브 제어부로 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어함으로써 상기 고분자 전해질막 연료전지에 공급되는 연료의 양을 감소 또는 차단시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
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