KR101634793B1 - 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템 - Google Patents

고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 개질촉매와 연소촉매 등의 고가의 촉매들이 사용되고 촉매 개질기 가열을 위한 버너가 반드시 필요함으로 인해 시스템의 복잡성 및 운용비용이 증가하고, 촉매의 열중량 효과에 의해 운전온도까지 승온하는데 시간이 오래 걸리며, 촉매반응시 산화제의 역할을 하는 수분 또는 공기의 투입이 적절하지 않은 경우 국부적으로 카본이 촉매 표면에 발생하여 촉매 수명이 단축되고, 카본 생성이 없는 원활한 촉매 개질을 위한 수분공급에 따른 증발열 손실이 발생하여 효과적인 설계와 안정적 운전을 위한 제어가 어려운 단점이 있었던 기존의 연료전지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용함으로써, 반응로 내 가스 재순환을 극대화시켜 온도의 균일화와 화학반응의 균일화를 달성하는 동시에, 촉매 승온을 위한 버너, 열교환기 등 부가적 부품들이 필요 없게 되고, 시스템의 정상운전조건까지 도달하는데 필요한 시간과 자원이 감소하여 빠른 승온과 함께 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 운영이 용이하도록 구성되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템에 관한 것이다.

Description

고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템{Catalyst-free and flameless fuel reformer using high speed inversed injection air nozzle and fuel cell system using thereof}
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 개질촉매와 연소촉매 등의 고가의 촉매들이 사용되어 제조비용이 증가하고, 승온 시간이 오래 걸리며, 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용이 높은 단점을 가지는 종래의 고온 연료전지 시스템들의 문제점을 해결하기 위한 새로운 연료전지 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 고온 연료전지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용함으로써, 반응로내 가스 재순환을 극대화시켜 온도의 균일화와 화학반응의 균일화를 달성하는 동시에, 촉매 승온을 위한 버너, 열교환기 등 부가적 부품들이 필요 없어지고 시스템의 정상운전조건까지 도달하는데 필요한 시간과 자원이 감소하여, 빠른 승온과 함께 저렴한 제작 및 운전비용을 가지는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
최근, 석유 및 천연가스 등의 기존 에너지 자원의 고갈 우려가 대두되고, 친환경적인 자원에 대한 요구가 높아짐에 따라, 새로운 대체에너지의 일환으로 연료전지(Fuel Cell)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
즉, 연료전지란, 물의 전기분해 역반응을 활용하는 친환경 에너지원으로서, 비교적 큰 규모의 발전을 위한 연료전지로는, 종래, 1세대 연료전지로서 인산염 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell; 이하, 간단히 "PAFC"라고도 함), 2세대 연료전지로서 용용탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell ; 이하, 간단히 "MCFC"라고도 함) 및 3세대 연료전지로서 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell ; 이하, 간단히 "SOFC"라고도 함)가 각각 개발되어 있다.
여기서, 인산형 연료전지(PAFC)는, 액체 인산을 전해질로 이용하는 연료전지로서, 카본지(carbon paper)로 이루어지는 전극과 백금 촉매를 이용함으로 인해 제작 단가가 비싸고, 연료로서 공급되는 수소 가스 내의 불순물인 일산화탄소에 의해 카본지의 백금이 손상되기 쉬우며, 액체 인산은 40℃에서 응고되어 버리기 때문에 시동이 어렵고 지속적인 운전 또한 제약이 따른다는 단점이 있다.
또한, 용용탄산염 연료전지(MCFC)는, 인산형 연료전지(PAFC)와 같은 저온형 연료전지와 달리 650℃의 고온에서 운전되므로 전극 재료에 쓰이는 촉매로써 백금 대신 저렴한 니켈의 사용이 가능하고, 일산화탄소를 발생시킬 우려가 있어 백금을 이용하는 저온형 연료전지에는 사용하기 힘든 석탄가스, 천연가스, 메탄올, 바이오매스 등 다양한 연료를 이용할 수 있으나, 고온에서 부식성이 높은 용융탄산염을 사용하기 위한 내식성 재료의 개발에 따르는 경제성 문제 및 수명, 신뢰성 확보 등 기술적 검증이 필요한 문제가 있다.
아울러, 고체산화물 연료전지(SOFC)는, 산소 또는 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지로서, 현존하는 연료전지 중 가장 높은 온도(700 ~ 1000℃)에서 작동하며, 모든 구성요소가 고체로 이루어져 있기 때문에 다른 연료전지에 비해 구조가 간단하고, 전해질의 손실 및 보충과 부식의 문제가 없는데 더하여, 고온에서 작동하기 때문에 귀금속 촉매가 필요하지 않고, 직접 내부 개질을 통한 연료 공급이 용이하며, 고온의 가스를 배출하므로 폐열을 이용한 열복합 발전이 가능하다는 장점이 있어 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.
더 상세하게는, 상기한 바와 같은 연료전지 시스템에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 일본 특허출원 제2001-051793호에 제시된 "연료전지 발전 시스템"과, 국제 공개특허공보 WO 2003/041201호에 제시된 "연료전지 시스템 및 그 기동방법"과, 국제 공개특허공보 WO 2001/97312호에 제시된 "연료전지 발전시스템 및 연료전지 발전정지방법" 및 한국 등록특허공보 제10-0405142호에 제시된 "연료전지 발전시스템" 등과 같이, 종래, 연료전지를 이용한 발전시스템에 대하여 연구개발이 다양하게 이루어져 왔으나, 이러한 종래의 연료전지 시스템들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, MCFC나 SOFC 등과 같은 종래의 고온 연료전지 시스템들은, 개질촉매와 연소촉매 등의 고가의 촉매들이 사용됨으로 인해 비용이 증가하는 요인이 되고, 또한, 이러한 촉매들의 열중량이 큰 편이므로 필요한 운전온도까지 승온하는데 오랜 시간이 걸리며, 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용이 높은 단점이 있었다.
아울러, 종래의 고온 연료전지 시스템들은, 촉매반응시 산화제의 역할을 하는 수분 또는 공기의 투입이 적절하지 않은 경우 국부적으로 카본이 촉매 표면에 발생하여 촉매 수명이 단축되는 등의 어려움이 발생하므로, 효과적인 설계와 운영에 어려움이 있다는 문제점도 있었다.
더욱이, 기존의 연료전지 시스템들은, 촉매 개질기 가열을 위한 버너가 반드시 필요하고, 카본 생성이 없는 원활한 촉매 개질을 위한 수분공급에 따른 증발열손실이 발생하며, 시스템의 복잡성과 촉매의 열중량 효과에 의해 시동 및 중지시 시간이 오래 걸리고 안정적 운전을 위한 제어에 어려움이 발생하는 단점도 있는 것이었다.
따라서 상기한 바와 같은 종래의 고온 연료전지 시스템들의 문제점을 해결하기 위하여는, 촉매를 이용할 필요 없이 무촉매 연료개질기를 이용하여 빠른 승온과 저렴한 제작 및 운전비용을 가지는 새로운 연료전지 시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
1. 일본 특허출원 제2001-051793호(2001.02.27.)
2. 국제 공개특허공보 WO 2003/041201호(2003.05.15.)
3. 국제 공개특허공보 WO 2001/97312호(2001.12.20.)
4. 한국 등록특허공보 제10-0405142호(2003.10.30.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 개질촉매와 연소촉매 등의 고가의 촉매들이 사용되고 촉매 개질기 가열을 위한 버너가 반드시 필요함으로 인해 시스템의 복잡성 및 운용비용이 증가하고, 촉매의 열중량 효과에 의해 운전온도까지 승온하는데 시간이 오래 걸리며, 촉매반응시 산화제의 역할을 하는 수분 또는 공기의 투입이 적절하지 않은 경우 국부적으로 카본이 촉매 표면에 발생하여 촉매 수명이 단축되고, 카본 생성이 없는 원활한 촉매 개질을 위한 수분공급에 따른 증발열 손실이 발생하여 효과적인 설계와 안정적 운전을 위한 제어가 어려운 단점이 있었던 기존의 연료전지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 촉매를 이용하지 않음으로써 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 운영이 용이하도록 구성되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용함으로써, 반응로 내 가스 재순환을 극대화시켜 온도의 균일화와 화학반응의 균일화를 달성하는 동시에, 촉매 승온을 위한 버너, 열교환기 등 부가적 부품들이 필요 없게 되고, 시스템의 정상운전조건까지 도달하는데 필요한 시간과 자원이 감소하여 빠른 승온과 함께 저렴한 제작 및 운전비용을 가지는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 개질촉매와 연소촉매를 포함하는 촉매 및 개질기 가열을 위한 버너가 필요하여 복잡성 및 운용비용이 증가하고, 상기 촉매의 열중량 효과에 의해 운전온도까지 승온하는데 시간이 오래 걸리며, 촉매반응시 산화제의 역할을 하는 수분 또는 공기의 투입이 적절하지 않은 경우 국부적으로 카본이 상기 촉매 표면에 발생하여 제어가 어려운 단점이 있었던 기존의 연료전지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 촉매를 이용하지 않음으로써 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 승온시간을 단축하며, 버너와 열교환기가 필요 없게 되어 시스템의 간소화와 운전비용의 절감 및 운영이 용이하도록 구성되는 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템에 있어서, 복수의 연료전지를 포함하여 이루어지는 연료전지 스택; 연료와 공기를 서로 반대 방향으로 주입 및 혼합하여 상기 연료전지 스택에 공급하기 위한 무촉매 무화염 연료 개질기; 및 상기 연료전지 스택에서 발생하는 열을 순환시키기 위한 열교환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 무촉매 무화염 연료 개질기는, 연료와 공기의 혼합이 이루어지는 반응로; 상기 반응로의 일측에 형성되는 연료투입구; 상기 연료투입구의 반대편에 형성되는 배기구; 및 상기 배기구의 근처에서 상기 연료의 투입방향과 반대 방향으로 고속의 공기를 투입하기 위한 적어도 하나의 고속 역방향 공기노즐을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무촉매 무화염 연료 개질기는, 공기 투입량을 당량 공기량 이하로 하여 상기 고속 역방향 공기노즐을 통해 상기 연료의 주입방향과 반대 방향으로 공기를 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 고속 역방향 공기노즐은, 60 m/s 이상의 고속 노즐을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 무촉매 무화염 연료 개질기는, 상기 고속 역방향 공기노즐에서 고속의 공기를 분사하는 것에 의해 상기 반응로 내에 강한 난류 재순환영역을 생성하여 상기 반응로 전체 영역에서 가스 재순환을 극대화킴으로써 상기 반응로 내 온도를 균일화하고 무화염 반응을 유도하며, 상기 연료투입구로부터 투입되는 연료를 공기와 빠르게 혼합시켜 균일한 온도 공간에서 반응시키는 것에 의해 별도의 촉매가 없이도 균일한 화학반응 및 빠른 승온이 가능하고, 추가적인 물을 사용하지 않고 상기 연료에 포함된 수소 원자와 탄소 원자를 연료전지 반응에 필요한 수소와 CO로 전환시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무촉매 무화염 연료 개질기는, 투입된 공기량만큼 연소반응열이 발생하는 것에 의해, 상기 공기량을 조절하여 운전온도를 제어 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
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더욱이, 상기 무촉매 무화염 연료 개질기는, 이젝터(Ejector)를 이용하여 연료극 출구가스를 재순환시켜 연료로서 재활용하도록 구성됨으로써, 연료유량은 낮아지고 배기가스 출구온도는 높아지는 것에 의해 전체적인 효율을 증대시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용하여 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 운영이 용이하도록 구성되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템이 제공됨으로써, 개질촉매와 연소촉매 등의 고가의 촉매들이 사용되고 촉매 개질기 가열을 위한 버너가 반드시 필요함으로 인해 시스템의 복잡성 및 운용비용이 증가하고, 촉매의 열중량 효과에 의해 운전온도까지 승온하는데 시간이 오래 걸리며, 촉매반응시 산화제의 역할을 하는 수분 또는 공기의 투입이 적절하지 않은 경우 국부적으로 카본이 촉매 표면에 발생하여 촉매 수명이 단축되고, 카본 생성이 없는 원활한 촉매 개질을 위한 수분공급에 따른 증발열 손실이 발생하여 효과적인 설계와 안정적 운전을 위한 제어가 어려운 단점이 있었던 기존의 연료전지 시스템들의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용함으로써, 반응로 내 가스 재순환을 극대화시켜 온도의 균일화와 화학반응의 균일화를 달성하는 동시에, 촉매 승온을 위한 버너, 열교환기 등 부가적 부품들이 필요 없게 되고, 시스템의 정상운전조건까지 도달하는데 필요한 시간과 자원이 감소하여 빠른 승온과 함께 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 운영이 용이하도록 구성되어, 저렴한 제작 및 운전비용을 가지는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 연료전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템에 적용되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템을 이용한 연료전지 연료가스 제조실험 결과를 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 실험결과에서 각 기체별 농도와 당량비의 관계를 그래프로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 6은 공정해석 프로그램을 이용하여 종래의 연료전지 시스템의 성능을 검증한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 공정해석 프로그램을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템의 성능을 검증한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 이젝터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템의 성능을 검증한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 개질촉매와 연소촉매 등의 고가의 촉매들이 사용되고 촉매 개질기 가열을 위한 버너가 반드시 필요함으로 인해 시스템의 복잡성 및 운용비용이 증가하고, 촉매의 열중량 효과에 의해 운전온도까지 승온하는데 시간이 오래 걸리며, 촉매반응시 산화제의 역할을 하는 수분 또는 공기의 투입이 적절하지 않은 경우 국부적으로 카본이 촉매 표면에 발생하여 촉매 수명이 단축되고, 카본 생성이 없는 원활한 촉매 개질을 위한 수분공급에 따른 증발열 손실이 발생하여 효과적인 설계와 안정적 운전을 위한 제어가 어려운 단점이 있었던 기존의 연료전지 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 촉매를 이용하지 않음으로써 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 운영이 용이하도록 구성되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용함으로써, 반응로 내 가스 재순환을 극대화시켜 온도의 균일화와 화학반응의 균일화를 달성하는 동시에, 촉매 승온을 위한 버너, 열교환기 등 부가적 부품들이 필요 없게 되고, 시스템의 정상운전조건까지 도달하는데 필요한 시간과 자원이 감소하여 빠른 승온과 함께 저렴한 제작 및 운전비용을 가지는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템에 관한 것이다.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 종래의 연료전지 시스템(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 기존의 연료전지 시스템(10)은, 크게 나누어, 복수의 연료전지를 포함하는 연료전지 스택(11)과, 촉매를 개질하기 위한 촉매 개질기(12)와, 촉매 개질기(12)의 가열을 위한 버너(13), 물 증발기(14) 및 열교환기(15)를 포함하여 구성된다.
여기서, 기존의 연료전지 시스템(10)의 구조나 동작은 이미 널리 알려진 바이므로 설명을 간략히 하기 위해 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하나, 상기한 종래기술의 설명에서도 언급한 바와 같이, 도 1에 나타낸 기존의 연료전지 시스템(10)은, 촉매 개질기(12)의 가열을 위한 버너(13)가 반드시 필요하고, 카본 생성이 없는 원활한 촉매 개질을 위한 수분공급에 따른 증발열손실이 발생하며, 시스템의 복잡성에 의해 제어에 어려움이 발생하여, 시동 및 중지시 시스템의 복잡성과 촉매의 열중량 효과에 의해 시간이 오래 걸리고, 안정적 운전을 위한 제어가 어려운 단점이 있는 것이었다.
이에, 본 발명자들은, 상기한 바와 같은 단점을 가지는 기존의 연료전지시스템(10)들의 문제점을 해결하기 위해, 후술하는 바와 같이, 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용하여 빠른 승온과 저렴한 제작 및 운전비용을 가지는 연료전지 시스템을 제안하였다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(20)은, 도 1에 나타낸 종래의 연료전지 시스템(10)과 달리, 복수의 연료전지를 포함하여 이루어지는 연료전지 스택(21)과, 연료와 공기를 적절히 혼합하여 연료전지 스택(21)에 공급하기 위해 고속 역방향 공기노즐을 포함하여 구성되는 무촉매 무화염 연료 개질기(22) 및 연료전지 스택(21)에서 발생하는 열을 순환시키기 위한 열교환기(23)의 간단한 구성만으로 연료전지 시스템을 구성이 가능하여, 시스템의 단순화에 의한 제작비용 절감과 운영의 용이성을 동시에 달성할 수 있도록 구성되는 점이 다르다.
더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(20)에 적용되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(20)에 적용되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)는, 연료와 공기의 혼합이 이루어지는 반응로(31)와, 반응로(31)의 일측에 형성되는 연료투입구(32)와, 연료투입구(32)의 반대편에 형성되는 배기구(33) 및 상기 배기구(33)가 위치한 반응로(31)의 출구 근처에서 고속의 공기를 투입하기 위한 적어도 하나의 고속 역방향 공기노즐(34)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기한 고속 역방향 공기노즐(34)은, 예를 들면, 60 m/s 이상의 고속 노즐을 이용하여 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 구성되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)에 따르면, 고속 역방향 공기노즐(34)을 통하여 연료의 주입과 반대 방향에서 고속으로 공기를 분사하고, 이때, 공기 투입량을 당량 공기량 이하로 투입함으로써, 반응로(31) 내를 무화염 영역으로 만들고, 반응로 내 가스 재순환을 극대화시켜 온도의 균일화와 화학반응의 균일화를 달성하면서, 연료전지 반응에 필요한 CO와 수소를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
즉, 종래의 연료전지 시스템들은 연료와 산화제의 불완전한 혼합 상태에서 연료 과다영역이 고온의 국부영역에 존재하는 것에 의해 수트(Soot)가 형성되는 문제가 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(20)은, 상기한 바와 같이 구성되는 고속 역방향 공기노즐(34)을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)를 포함하여 구성됨으로써, 반응로(31) 내 무화염 영역이 형성되어 당량 공기량 이하 조건에서 일반적으로 발생하는 수트의 발생이 거의 없게 되어, MCFC나 SOFC 등과 같이 고온에서 운영되는 연료전지의 반응에 문제를 발생시키지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(20)은, 상기한 바와 같이 구성되는 고속 역방향 공기노즐(34)을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)를 포함하여 구성됨으로써, 반응로(31) 전체 영역에서 균일하게 분포되는 화학종들과 강한 난류에 의한 반응의 촉진효과에 의해 화학평형을 이루며 무화염 반응이 일어나는 특징으로 이상적인 개질 반응이 가능한 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(20)은, 상기한 바와 같이 구성되는 고속 역방향 공기노즐(34)을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)를 포함하여 구성됨으로써, 반응로 내 촉매가 없으므로 촉매 승온을 위한 버너나 열교환기 등의 부가적 부품들이 필요 없어지고, 시스템의 정상 운전조건까지 도달하는데 필요한 시간과 자원이 줄어드는 장점을 가지는 것이다.
더욱이, 기존의 연료전지 시스템들은 물을 증발시켜 수소의 함량을 늘리는 과정에서 시스템이 복잡해지고, 물의 증발잠열 만큼의 열손실이 발생하여 제작비 상승과 총괄효율 하락의 단점이 있는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(20)은, 상기한 바와 같이 구성되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)를 포함하여 구성됨으로써, 자열 개질의 특징을 가지는 무화염 반응로를 이용하여 추가적인 물을 사용하지 않아도 연료에 포함된 수소원자와 탄소원자를 연료전지 반응에 필요한 수소와 CO로 전환시킬 수 있는 장점이 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기한 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)의 더욱 구체적인 내용에 대하여는, 본 발명의 발명자들에 의해 2013년 04월 08일자로 한국 특허청에 출원된 한국 특허출원 제10-2013-0037904호의 "역방향 공기주입방식에 의한 무화염연소 공업로"에 제시된 내용을 참조할 수 있으며, 즉, 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)는, 상기한 특허출원 제10-2013-0037904호에 제시된 역방향 공기주입방식에 의한 무화염연소 공업로의 기본원리를 유지하되, 공기 투입시 당량 공기량 이하로 공기를 투입하여 연료전지에 사용될 수소와 CO를 발생시키는 것을 목적으로 하는 반응로이다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 상기한 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)에 따르면, 연료투입구(32)의 반대편에 설치된 고속 역방향 공기노즐(34)에서 고속의 공기를 분사함으로써 발생되는 반응로 내 강한 난류의 재순환영역으로 연료구에서 올라오는 연료를 공기와 빠르게 혼합시키고, 균일한 온도 공간에서 반응시킴으로써 별도의 촉매가 없이도 화학평형에 가까운 반응 결과물을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기한 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기(22)는, 투입된 공기량만큼 연소반응열이 발생하므로 공기량 조절로 운전온도를 용이하게 제어 가능하며, 촉매를 사용하지 않으므로 반응로의 열중량이 작아서 시동시 승온에 들어가는 에너지가 적고 빠른 승온이 가능하여, 연료전지 시스템의 정상 운전조건에 도달하는 시간이 단축되는 장점이 있다.
계속해서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)을 이용하여 무화염 연소반응을 활용한 연료전지 연료가스 제조실험 결과에 대하여 설명한다.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)을 이용한 연료전지 연료가스 제조실험 결과를 표로 정리하여 나타내는 도면이고, 도 5를 참조하면, 도 5는 도 4에 나타낸 실험결과에서 각 기체별 농도와 당량비의 관계를 그래프로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5에 나타낸 결과로부터, 공기 및 연료의 예열 없이 연료전지용 가스가 제조 가능한 것을 확인할 수 있으며, 따라서 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)을 이용하면, 기존 연료전지 시스템에서 필수였던 열교환기와 촉매 개질기가 필요 없음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)은, 개질을 위한 별도의 수분이 필요하지 않으므로 수분증발기가 필요 없으며, 따라서 수분증발에 의한 에너지 손실도 없게 되고, 그에 따라 경제적이고 운전이 용이한 연료전지 시스템의 구성이 가능하다.
계속해서, 도 6 및 도 7을 참조하여, 종래의 연료전지 시스템과 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)의 성능을 공정해석 프로그램을 이용하여 각각 비교하고 검증한 결과에 대하여 설명한다.
즉, 도 6을 참조하면, 도 6은 공정해석 프로그램을 이용하여 종래의 연료전지 시스템의 성능을 검증한 결과를 나타내는 도면이고, 도 7은 공정해석 프로그램을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)의 성능을 검증한 결과를 나타내는 도면이다.
여기서, 도 6 및 도 7에 나타낸 공정해석 결과에 있어서, 국내에서는 요소부품별 개발은 진행되어 왔으나 아직까지 연료전지 시스템의 완성품이 개발되지 못한 관계로 해석을 통한 검증을 실시할 수밖에 없었으며, 이에, 최근 각광받고 있고 국내에서도 국산화를 위해 연구중인 SOFC 시스템을 대상으로 1MW급 전력용량을 가정하여 설비효율을 비교 분석하였다.
또한, 공정해석을 위해, 네델란드 TU Delft에서 개발한 발전플랜트 전문 공정해석 프로그램인 Cycle-Tempo를 이용하여, 기존의 연료전지 시스템 공정과 본 발명의 무촉매 무화염 개질기를 이용한 연료전지 시스템 공정을 각각 해석하여 현실성과 타당성을 검증하였다.
먼저, 기존의 연료전지 시스템의 공정해석 결과는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 기존의 연료전지 시스템은 여러 개의 열교환기와 증발기, 개질기, 연소기 등이 복합적으로 복잡하게 연계되어 있는 것이 공정도에서도 나타나며, 당량비 0.2인 조건의 1MW급의 연료전지 전력생산을 위해 천연가스 기준으로 0.085 kg/s의 연료, 물 0.17kg/s, 공기 3.8 kg/s의 원료가 투입되고, 배기가스는 404℃의 온도를 가지는 것으로 나타났다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 공정해석 결과는, 기존 시스템이 상호간에 복잡하게 연계되어 있어 시스템 운영에 복잡성을 가지는 것과 달리, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 단순한 연결로 이루어진 간단한 구성도를 가짐으로써 시스템의 제작과 운영에 용이성을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 1MW의 전력을 생산하기 위한 연료인 천연가스의 유량은 0.091kg/s로 기존보다 조금 높지만, 배가스의 온도가 863℃로서 기존의 시스템보다 높으므로 다른 열기관의 에너지원으로 사용될 수 있어 더 효율이 높은 시스템을 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 무엇보다도, 수분증발기가 사라짐으로 인하여 시스템이 단순화되고, 효율도 뒤지지 않는 것으로 나타났다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 개질기의 압력을 높이게 되면 이젝터(Ejector)를 이용하여 연료측 출구가스를 재순환시킬 수 있으며, 이와 같이 하여 시스템의 효율을 더욱 높일 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)의 성능을 이젝터를 이용하여 검증한 결과에 대하여 설명한다.
즉, 도 8을 참조하면, 도 8은 이젝터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템(20)의 성능을 검증한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 무촉매 무화염 개질기 내의 압력을 올리고 이젝터를 이용하여 연료극 가스를 재순환하는 공정의 해석결과는, 연료유량은 0.079 kg/s로 낮아지고, 배기가스 출구온도는 913℃로 높아져 전체적인 효율이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템을 구현함으로써, 본 발명에 따르면, 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용하여 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 운영이 용이하도록 구성되는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템이 제공됨으로써, 개질촉매와 연소촉매 등의 고가의 촉매들이 사용되고 촉매 개질기 가열을 위한 버너가 반드시 필요함으로 인해 시스템의 복잡성 및 운용비용이 증가하고, 촉매의 열중량 효과에 의해 운전온도까지 승온하는데 시간이 오래 걸리며, 촉매반응시 산화제의 역할을 하는 수분 또는 공기의 투입이 적절하지 않은 경우 국부적으로 카본이 촉매 표면에 발생하여 촉매 수명이 단축되고, 카본 생성이 없는 원활한 촉매 개질을 위한 수분공급에 따른 증발열 손실이 발생하여 효과적인 설계와 안정적 운전을 위한 제어가 어려운 단점이 있었던 기존의 연료전지 시스템들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 촉매를 이용하지 않고 고속 역방향 공기노즐 주입방식의 무촉매 연료 개질기를 이용함으로써, 반응로 내 가스 재순환을 극대화시켜 온도의 균일화와 화학반응의 균일화를 달성하는 동시에, 촉매 승온을 위한 버너, 열교환기 등 부가적 부품들이 필요 없게 되고, 시스템의 정상운전조건까지 도달하는데 필요한 시간과 자원이 감소하여 빠른 승온과 함께 촉매의 주기적 교체에 따른 운영비용을 절감하고 운영이 용이하도록 구성되어, 저렴한 제작 및 운전비용을 가지는 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템을 제공할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 고속 역방향 공기노즐을 이용한 무촉매 무화염 연료 개질기 및 이를 이용한 연료전지 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 연료전지시스템 11. 연료전지 스택
12. 촉매 개질기 13. 버너
14. 물 증발기 15. 열교환기
20. 연료전지시스템 21. 연료전지 스택
22. 무촉매 무화염 연료 개질기 23. 열교환기
31. 반응로 32. 연료투입구
33. 배기구 34. 고속 역방향 공기노즐

Claims (8)

  1. 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템에 있어서,
    복수의 연료전지를 포함하여 이루어지는 연료전지 스택;
    연료와 공기의 혼합이 이루어지는 반응로, 상기 반응로의 일측에 형성되는 연료투입구, 상기 연료투입구의 반대편에 형성되는 배기구 및 상기 배기구의 근처에서 상기 연료의 투입방향과 반대 방향으로 고속의 공기를 투입하기 위한 적어도 하나의 고속 역방향 공기노즐을 포함하여 이루어지고, 상기 공기의 투입량을 당량 공기량 이하로 하여 상기 고속 역방향 공기노즐을 통해 상기 연료의 주입방향과 반대 방향으로 공기를 분사하는 것에 의해 상기 연료와 상기 공기를 서로 반대 방향으로 주입 및 혼합하여 상기 연료전지 스택에 공급하기 위한 무촉매 무화염 연료 개질기; 및
    상기 연료전지 스택에서 발생하는 열을 순환시키기 위한 열교환기를 포함하여 구성되고,
    상기 무촉매 무화염 연료 개질기는,
    상기 고속 역방향 공기노즐에서 고속의 공기를 분사하는 것에 의해 상기 반응로 내에 강한 난류 재순환영역을 생성하여 상기 반응로 전체 영역에서 가스 재순환을 극대화시켜 상기 반응로 내 온도를 균일화하고 무화염 반응을 유도하며, 상기 연료투입구로부터 투입되는 상기 연료를 상기 공기와 빠르게 혼합시켜 균일한 온도 공간에서 반응시키는 것에 의해 별도의 촉매가 없이도 균일한 화학반응 및 빠른 승온이 가능하고, 추가적인 물을 사용하지 않고 상기 연료에 포함된 수소 원자와 탄소 원자를 연료전지 반응에 필요한 수소와 CO로 전환시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고속 역방향 공기노즐은,
    60 m/s 이상의 고속 노즐을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무촉매 무화염 연료 개질기는,
    투입된 공기량만큼 연소반응열이 발생하는 것에 의해, 상기 공기량을 조절하여 운전온도를 제어 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 무촉매 무화염 연료 개질기는,
    이젝터(Ejector)를 이용하여 연료극 출구가스를 재순환시켜 연료로서 재활용하도록 구성됨으로써, 연료유량은 낮아지고 배기가스 출구온도는 높아지는 것에 의해 전체적인 효율을 증대시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무촉매 무화염 연료 개질기를 이용한 연료전지 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112177A2 (en) * 2004-05-04 2005-11-24 Utc Fuel Cells, Llc. Fuel cell minimum fuel recycle with maximum fuel utilization
US20080131823A1 (en) * 2004-07-07 2008-06-05 Tidjani Niass Homogeous Combustion Method and Thermal Generator Using Such a Method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101165745B1 (ko) * 2010-10-05 2012-07-18 한국기계연구원 촉매보조 연소기를 구비하는 고온 발전용 연료전지 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112177A2 (en) * 2004-05-04 2005-11-24 Utc Fuel Cells, Llc. Fuel cell minimum fuel recycle with maximum fuel utilization
US20080131823A1 (en) * 2004-07-07 2008-06-05 Tidjani Niass Homogeous Combustion Method and Thermal Generator Using Such a Method

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