KR20180112784A - A reformer comprising a guide wall extruded perpendicular to the flow path - Google Patents

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KR20180112784A
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세레네르기 에이/에스
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Abstract

연료 전지 시스템(1)에서 개질기(6)의 제조를 위해, 프로파일(31)은 연료 전지(2)를 위한 합성 가스로 변환하는 동안 증기의 구불구불 형성된 경로(15)를 위한 가이드 벽(17)과 함께 압출된다.The profile 31 is connected to the guide wall 17 for the serpentine path 15 of the steam during conversion to syngas for the fuel cell 2 for the production of the reformer 6 in the fuel cell system 1. [ .

Figure P1020187022675
Figure P1020187022675

Description

유로에 수직되게 압출된 가이드 벽을 포함하는 개질기A reformer comprising a guide wall extruded perpendicular to the flow path

본 발명은 연료전지 시스템에서 개질기(reformer)의 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of producing a reformer in a fuel cell system.

전기를 생산하는 연료전지에 액체 연료를 사용하는 경우, 연료전지를 위한 수소는 많은 양의 기체 수소를 함유한 합성가스(syngas)라고 불리는 합성 가스(synthetic gas)로 액체 연료를 전환시켜 생성된다. 액체 연료의 한 가지 예는 메탄올과 물의 혼합물이지만, 다른 액체 연료, 특히 에탄올을 비롯하여, 다른 알코올도 사용될 수 있다. 변환을 위해, 액체 연료는 증발기에서 증발되어 연료 전지를 위한 합성가스를 제공하기 위해 개질기에서 촉매 변환되어야 한다. 250-300℃의 필요한 변환 온도에 도달하기 위하여, 개질기는, 예를 들어 전형적으로 350 ~ 400℃의 온도를 갖는 버너로부터의 배기가스에 의해 가열되어야 한다.When a liquid fuel is used in a fuel cell that produces electricity, hydrogen for the fuel cell is produced by converting the liquid fuel into a synthetic gas called syngas containing a large amount of gaseous hydrogen. One example of a liquid fuel is a mixture of methanol and water, but other alcohols, including other liquid fuels, especially ethanol, may also be used. For conversion, the liquid fuel must be vaporized in the evaporator and catalytically converted in a reformer to provide syngas for the fuel cell. In order to reach the required conversion temperature of 250-300 ° C, the reformer should be heated by exhaust gas from a burner, for example with a temperature of typically 350-400 ° C.

개질기의 일반적인 예는 영국 특허 제 US7976787호에 개시되어있다. 고온의 배기 가스와 개질기 사이의 적절한 열 전달을 위해,개질기는 권취된 주름진 금속 또는 압출된 금속의 라디에이터 코어 내로 삽입되고 거기에 납땜된다. A common example of a reformer is disclosed in British Patent No. US7976787. For proper heat transfer between the hot exhaust gas and the reformer, the reformer is inserted into the radiator core of wound corrugated metal or extruded metal and soldered thereto.

이 접근법은 열 교환기 분야와 유사하며, 일반적인 가르침은 튜브의 압출 및 핀을 따라 흐르는 매체로부터의 열 전달을 위해 튜브의 외벽에 납땜된 얇은 핀의 압출이다. 이러한 압출 튜브 내부에서 액체는 압출 방향과 동일한 방향으로 흐르며, 그것은 열교환기 기술 분야에서의 전통적인 사고 방식과 일치한다.This approach is similar to the heat exchanger field and the general teaching is the extrusion of a thin pin that is brazed to the outer wall of the tube for extrusion of the tube and heat transfer from the medium flowing along the fin. Within this extruded tube, the liquid flows in the same direction as the extrusion direction, which is consistent with conventional thinking in the heat exchanger art.

열교환기의 일반적인 기술로부터 압출된 알루미늄 코어에 피복(cladding) 또는 분말 스프레이를 사용하는 것이 알려져 있다. EP0595601에 열교환기의 압출된 알루미늄 코어 상에 주름진 핀을 납땜하기 위해 분말 납땜제의 분무 코팅이 사용되는 한 가지 예가 개시되어 있다. 납땜 이전에 주름진 핀의 피복(cladding)이 EP0417894에 개시되어 있다.It is known to use cladding or powder spraying on extruded aluminum cores from the general description of heat exchangers. EP0595601 discloses one example in which a spray coating of a powder solder is used to solder corrugated fins on an extruded aluminum core of a heat exchanger. Cladding of corrugated fins prior to soldering is disclosed in EP0417894.

중국 실용신안 CN202510702는 압출에 관한 전통적인 사고를 반영하는 흐름(flow) 방향을 따라 복수의 채널을 갖는 압출형 개질기 모듈 실린더 몸체를 개시하고 있다. 압출 방향과 평행한 흐름(flow)은 Caze 등의 US2010/143215에 개시된 바와 같은 유체 처리 장치에 대해 또한 개시되어 있다.Chinese Utility Model CN202510702 discloses an extruded reformer module cylinder body having a plurality of channels along a flow direction that reflects the traditional thinking about extrusion. The flow parallel to the extrusion direction is also disclosed for a fluid treatment apparatus as disclosed in Caze et al. US 2010/10143215.

역방향으로 흐름을 갖는 컴팩트 모놀리식 열교환기는 Huisheng Zhang*, Lijin Wang, Shilie Weng, Ming Su에 의해 전원 소스 저널 P183(2008) 282-294dp 에 게재된 논문인, "고온 연료 전지 시스템에 사용되는 소형 열교환개질기의 성능 연구"에 공개되었다.A compact monolithic heat exchanger having a reverse flow has been described by Huisheng Zhang, Lijin Wang, Shilie Weng, Ming Su in a paper entitled "Small Size for High Temperature Fuel Cell System ", published in Power Source Journal P183 (2008) 282-294dp A Study on the Performance of Heat Exchanging Reformer ".

열교환기에 대해서는 SAS SYNGAS의 P. Gateau, SIMTAC의 Patrick Namy 및 COMSOL France의 Nicolas Huc은 2011년 슈투트가르트의 COMOL 컨퍼런스에서 "벌집과 핀 열교환기의 비교"라는 제목으로 컨퍼런스 논문을 발표했다.For heat exchangers, P. Gateau of SAS SYNGAS, Patrick Namy of SIMTAC and Nicolas Huc of COMSOL France presented a conference paper entitled "Comparison of Honeycomb and Finned Heat Exchangers" at the 2011 COMOL Conference in Stuttgart.

반면에, 압출은 유체의 흐름이 일정한 단면을 갖는 방향을 따르는 도관에 대해 일반적으로 사용되는 방법이지만, 압출은 흐름이 일정한 단면을 갖는 방향을 따르지 않는 보다 복잡한 구조를 갖는 개질기에 사용하기에는 명백히 유리한 방법이 아니다. On the other hand, extrusion is a commonly used method for conduits whose flow is along a direction with a constant cross-section, but extrusion is clearly advantageous for use in a reformer with a more complicated structure in which the flow does not follow a direction with a constant cross- Is not.

고온 양성자 전해질 막(HTPEM) 연료 전지라고도 하는, 고온 양성자 교환 막 연료 전지는 상대적으로 높은 CO 농도에 내성을 가지고 있어 유리하고 그러므로 개질기와 연료 전지 스택 사이에 PrOx 반응기가 필요 없기 때문에 단순하고, 경량인 저렴한 개질기가 사용될 수 있고, 그것으로 인해, 예를 들어 자동차 산업을 위한 소형 연료 전지 시스템을 제공하는 목적에 부합하는 시스템의 전체 크기 및 중량을 최소화한다. 그러나, 작은 크기에도 불구하고 효율적이기 위해, 개질기는 일반적으로 작은 개질기의 외부 치수보다 실질적으로 충분히 긴 반응 경로를 필요로한다. 가벼운 무게, 작은 치수 및 긴 반응 경로를 결합하는 방법으로는 반응 경로가 잠재적으로 구불구불한 흐름(a meander)으로 성형되어서 반응물이 개질기를 통과하는 지그재그 커브를 따라가야 한다.A high temperature proton exchange membrane fuel cell, also referred to as a high temperature proton electrolyte membrane (HTPEM) fuel cell, is advantageous because it is resistant to relatively high CO concentrations and therefore does not require a PrOx reactor between the reformer and the fuel cell stack, An inexpensive reformer can be used, thereby minimizing the overall size and weight of the system, for example, for the purpose of providing a miniature fuel cell system for the automotive industry. However, to be efficient despite its small size, the reformer generally requires a reaction path that is substantially longer than the external dimensions of the small reformer. Combining light weight, small dimensions and long reaction paths requires that the reaction path be formed into a potentially a meander so that the reactants follow the zig-zag curve through the reformer.

이러한 구불구불하게 형성된 경로는 또한 예를 들어 제조 방법이 밀링 또는 몰딩으로 개시된 미국 특허 제8574500호에 개시된 바와 같이 마이크로-반응기로부터 공지되어 있다. 전형적으로 상기 밀링은 특정 깊이의 솔리드 블록 내로 수행되며, 베이스는 베이스로부터 연장되는 구조를 가진 견고한 플레이트로서 남아있다. 밀링 또는 몰딩은 연료 전지 기술에서 구불구불하게 성형된 구조물에 대해 제안된 일반적인 방법이다; 한가지 예는 국제 특허 출원 WO2009/010067에 개시된 바와 같이, 구불구불하게 성형된 플로우 채널(flow channels)을 갖는 고체 바이폴라 플레이트(bipolar plate)의 제조이다. 밀링 또는 성형의 또 다른 예가 US2007/068076에 개시되어있다. US2006/0141295에는, 유로(flow path)가 구불구불한 형상이고 2 개의 대향(oppositely) 배치된 플레이트로부터 길게 늘어난 돌출부의 길이 방향과 평행한 마이크로-채널 개질기의 제조를 위한 주조 및 단조가 개시되어있다. 압출이 대안으로 언급되었지만 설명되거나 예시되지는 않았다.Such serpentine formed paths are also known from micro-reactors, for example as disclosed in U.S. Patent No. 8574500, whose manufacturing method is disclosed in Milling or Molding. Typically, the milling is performed into a solid block of a certain depth, and the base remains as a rigid plate having a structure extending from the base. Milling or molding is a common method proposed for a twist-shaped structure in fuel cell technology; One example is the manufacture of solid bipolar plates with serpentine flow channels, as described in international patent application WO2009 / 010067. Another example of milling or molding is disclosed in US2007 / 068076. US2006 / 0141295 discloses casting and forging for the production of a micro-channel reformer whose flow path is in a meandering shape and which is parallel to the longitudinal direction of elongated protrusions from two oppositely disposed plates . Extrusion has been mentioned as an alternative but has not been described or exemplified.

다양한 기술 분야에서의 이러한 개시들로부터, 압출은 튜브의 축을 따라 일정한 프로파일을 갖는 튜브에 일반적으로 사용되는 유용한 생산 방법인 것으로 보이는데, 여기서 유체 흐름은 압출 방향과 같은 방향인 일정한 단면을 갖는 방향을 따르는 반면, 밀링은 보다 복잡한 프로파일을 위한 일반적인 방법이며 여기서 흐름은 압출 방향, 예를 들면 구불구불하게 성형된 흐름 경로를 따르지 않는다.From these disclosures in various technical fields, extrusion appears to be a useful production method commonly used for tubes having a constant profile along the axis of the tube, wherein the fluid flow is directed along a direction having a constant cross- Milling, on the other hand, is a common method for more complex profiles, where the flow does not follow the extrusion direction, e.g., a serpentine flow path.

밀링은 다양하고 복잡한 프로파일에 맞게 조정하기 쉽다. 그러나, 이는 상대적으로 느리고 따라서 대규모 생산에 최적이 아닌 단점을 갖는다. 또한 예를 들어 알루미늄 블럭과 같이 블록에서 깎여 나온 재료는 유용하지 않고 버려야 하기 때문에 많은 양의 재료의 낭비를 내포한다. 몰딩은 대규모 생산에 적합하지만 볼륨을 감싸는 폐쇄 구조에 적합하지 않으며, 그 때문에 생산 방법에 제약을 가하고 추가 조립 단계가 필요하다. 또한, 몰딩은 상이한 크기에 대해 상이한 몰드 형태를 요구하며, 이는 생산 비용을 증가시킨다.Milling is easy to adjust to a variety of complex profiles. However, it has a disadvantage that it is relatively slow and therefore not optimal for large scale production. In addition, for example, materials such as aluminum blocks, which are shaved from a block, are wasteful and waste a large amount of material because they must be discarded. Molding is suitable for large-scale production, but it is not suitable for enclosed volume enclosures, thereby limiting production methods and requiring additional assembly steps. In addition, molding requires different mold shapes for different sizes, which increases production costs.

따라서 복잡한 형상을 갖는, 특히 구불구불하게 성형된 경로를 가진 연료 전지 개질기에 대한 대안적인 제조 방법을 찾는 것이 바람직할 것이다.Accordingly, it would be desirable to find an alternative manufacturing method for a fuel cell reformer having a complicated shape, especially a winding-shaped path.

본 발명 과제의 해결 수단은 연료 전지 시스템(1)의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은 금속 프로파일(31)을 제공하는 단계를 포함하는 방법으로서: 상기 프로파일(31)은 벽 사이에 거리(22)를 가지고, 상기 벽들 사이에 볼륨(volume)을 갖는 두 개의 대향 벽((opposite walls, 18,19)을 포함하며; 상기 각각의 대향 벽(18, 19)은 일체로 상기 벽들(18,19) 사이의 거리의 절반 이상의 거리만큼 상기 두 대향 벽들 각각으로부터 연장하는 한 그룹의 복수의 상호 간격을 둔 가이드 벽(guiding wall, 17)을 포함하며, 상기 가이드 벽(17)은 두 벽(18, 19)의 각각에 빗-형상의 구조물을 형성하며; 두 개의 빗-형상의 구조물은 서로 대면하고 가이드 벽(17)에 수직인 구불구불하게 성형된 증기 흐름 경로를 형성하기 위하여 서로 맞물리고 측면으로 오프셋되며; 상기 방법은 상기 안내 벽(17)에 평행한 압출 방향(30)을 따라 압출에 의해 상기 금속 프로파일(31)을 제공하는 단계 및 상기 압출 방향에 수직인 구불구불하게 성형된 증기 흐름 경로(15)를 제공하는 단계; 상기 구불구불하게 성형된 증기 흐름 경로(15)의 대향 단부(opposite end)상의 상기 프로파일(31) 내에 증기 유입구(23) 및 합성 가스 배출구(24)를 제공하는 단계를 포함하고; 상기 방법은 상기 압출 방향(30)에 수직인 상기 프로파일(31)을 절단하는 단계와, 촉매 재료를(25)를 상기 볼륨 내로 삽입하는 단계 및 상기 볼륨에서 연료 증기를 합성 가스로 촉매 전환하기 위한 폐쇄된 개질기를 제공하기 위하여 상기 볼륨을 벽 부재로 폐쇄하는 단계; 금속 라멜라(lamellae)(29)로부터 상기 금속 프로파일(31) 및 상기 볼륨 내로 열을 전달하기 위해 상기 하우징의 외측에 평행한 금속 라멜라(29)를 납땜하는 단계; 상기 평행한 금속 라멜라(29)의 하나의 단부에 버너 가스 유입구 및 대향 단부에 버너 가스 배출구를 갖는 케이싱(32)에 의해 상기 하우징 및 상기 금속 라멜라(29)을 둘러싸는 단계; 액체 연료 증발기(5)를 증기 유입구(23)에 연결하고 연료 전지를 합성 가스 출구(24)에 연결하고 버너(11)를 버너 가스 유입구에 연결하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 생산 방법을 제공하는데 있다.A method of manufacturing a fuel cell system (1), the method comprising providing a metal profile (31), the profile (31) comprising a distance (22) between the walls, (18, 19) having a volume between said walls, said respective opposing walls (18, 19) being integrally formed with said walls (18, 19) A plurality of mutually spaced guide walls extending from each of the two opposite walls by a distance of at least half the distance between the guide walls and the guide walls, The two comb-shaped structures are mutually engaged to form a serpentine shaped vapor flow path that faces each other and is perpendicular to the guide wall 17, Said method comprising the steps of: Providing said metal profile (31) by extrusion along an extrusion direction (30) which has been made and providing a serpentine shaped steam flow path (15) perpendicular to said extrusion direction, said serpentine Providing a vapor inlet (23) and a syngas outlet (24) in said profile (31) on an opposite end of a vapor flow path (15) Cutting the profile (31) perpendicular to the volume, inserting a catalyst material (25) into the volume, and introducing the volume into the volume to provide a closed reformer for catalytic conversion of fuel vapor to syngas at the volume (29) parallel to the outside of the housing to transfer heat from the metal lamellae (29) into the metal profile (31) and into the volume, wherein the metal lamellae System; surrounding said housing and said metal lamella 29 by a casing 32 having a gas outlet in the burner to the burner gas inlet and an opposite end an end of the parallel metal lamellae (29) step; Further comprising connecting the liquid fuel evaporator (5) to the vapor inlet (23), connecting the fuel cell to the syngas outlet (24) and connecting the burner (11) to the burner gas inlet And to provide a method of producing the same.

본 발명은 도면을 참조하여보다 보다 상세히 설명 될 것이다.
도 1은 연료 전지 시스템의 예를 도시한다.
도 2는 구불구불하게 성형된 경로를 갖는 소형 개질기의 예를 도시한다.
도 3은 납땜된 라멜라를 갖는 압출 형 개질기를 도시하며,
도 4는 납땜된 라멜라에 대한 상이한 프로파일을 도시한다.
도 5는 가이드 벽(17)은 스템(32) 및 스템(32)으로부터 측 방향으로 연장하는 베인(33)을 포함하는 일 실시 예의 섹션을 도시한다.The invention will be described in more detail with reference to the drawings.
1 shows an example of a fuel cell system.
Figure 2 shows an example of a miniaturized reformer having a serpentine shaped path.
Figure 3 shows an extruded reformer having a brazed lamella,
Figure 4 shows a different profile for the brazed lamella.
Figure 5 shows a section of an embodiment in which the guide wall 17 includes a stem 32 and a vane 33 extending laterally from the stem 32. [

따라서, 본 발명의 목적은 당 기술계에 개선책을 제공하는 것이다. 특히, 연료 전지 시스템에서, 특히 직선형 튜브로부터 벗어나는 복잡한 형태의 연료 개질기에 대한 개선된 제조 방법을 제공하는 것이 목적이다. 개량된 개질기에 대한 관심 형태 중 한가지는 개질기를 통과하는 구불구불하게 성형된 경로이며 목표는 개선된 생산 방법을 찾는 것이다. 이 목적은 다음에 기술된 연료 전지 시스템의 제조 방법에 의해 해결된다. It is therefore an object of the present invention to provide an improvement to the art. In particular, it is an object to provide an improved manufacturing method for a fuel reformer of a complex type that deviates from a straight tube in a fuel cell system. One of the forms of interest for the improved reformer is the serpentine path through the reformer and the goal is to find an improved production method. This object is solved by a method of manufacturing a fuel cell system described below.

생산을 위해, 압출에 의한 금속 프로파일이 제공되고 개질기 하우징을 제공하기 위해 상기 프로파일에 수직으로 절단된다. 개질기의 내부에는 촉매제가 제공되며, 컷 엔드는 볼륨(volume)을 닫기 위한 벽 부재로 덮인다. 증발기는 한쪽 단부(end)에 연결되고 연료 전지는 반대쪽 단부에 연결된다. 고온 가스에 의하여 개질기가 가열되는 경우에 대비하여, 외부 표면 상에 선택적으로 열 전도 라멜라(lamellae)가 제공된다.For production, a metal profile by extrusion is provided and cut perpendicular to the profile to provide a reformer housing. A catalyst is provided inside the reformer, and the cut end is covered with a wall member to close the volume. The evaporator is connected to one end and the fuel cell is connected to the opposite end. Optionally a thermally conductive lamellae is provided on the outer surface in case the reformer is heated by the hot gases.

보다 상세하게, 유리한 구성이 다음에 의해 제공된다. 압출된 프로파일은 벽들 사이의 거리와 벽들 사이의 볼륨을 가지고 서로 대면하는 2 개의 압출된 대향 벽을 포함하며 상기 볼륨은 최종적으로 연료 증기를 합성 가스로 전환 시키는데 사용된다. 두 개의 벽 각각은 벽들 사이의 거리의 절반보다 큰 거리만큼 두 개의 벽 각각으로부터 대향 벽을 향해 연장되는 한 무리의 압출된, 상호 간격을 둔 가이드 벽(guiding wall)을 일체로 포함한다. 예를 들어, 가이드 벽의 길이는 대향 벽들 사이의 거리의 60 % ~ 90 % 사이이다. 가이드 벽은 두 개의 벽 각각에 빗(comb) 형상의 구조를 형성하며. 상기 두 개의 빗 형상 구조체는 서로 대면하고 압출 방향에 수직인 구불구불하게 성형된 유로(flow path)를 형성하고 서로 맞물리도록 서로에 대해 측 방향으로 오프셋되어있다. 따라서, 압출 방향에 수직인 볼륨을 가로 질러, 가스는 직선을 따라 이동할 수 없지만, 구불구불하게 성형된 경로를 따라가야 한다.In more detail, an advantageous configuration is provided by: The extruded profile includes two extruded opposed walls facing each other with a distance between the walls and a volume between the walls and the volume is finally used to convert the fuel vapor to syngas. Each of the two walls integrally includes a bunch of extruded, spaced-apart guiding walls extending from each of the two walls toward the opposite wall by a distance greater than half the distance between the walls. For example, the length of the guide wall is between 60% and 90% of the distance between the opposing walls. The guide wall forms a comb-shaped structure on each of the two walls. The two comb-shaped structures face each other and form a serpentine flow path perpendicular to the extrusion direction and offset laterally with respect to each other to engage with each other. Thus, across the volume perpendicular to the direction of extrusion, the gas can not move along a straight line, but must follow a serpentine-shaped path.

예를 들어, 프로파일은 더 추가된 벽들에 의해, 일반적으로, 두 개의 직사각형 단면의 프로파일을 가진 박스를 제공하기 위해 두 개의 서로 대면하는 추가된 벽들에 의해 연결되는 두 개의 대향 벽들을 가진 박스- 프로파일로 돌출된다. 선택적으로, 상기 프로파일은 박스 프로파일의 2 개의 압출된 절반 부(halves)로서 제공되고, 압출 후에 박스 프로파일로 조립된다. 예를 들어, 각각의 절반은 두 개의 대향 벽 중 하나와 그 하나의 벽으로부터 연장되는 압출된 상호 간격을 둔 한 그룹의 가이드 벽만을 포함하고, 조립체는 맞은 편으로부터의 가이드 벽을 제공하여 구불구불하게 성형된 유로를 생성한다. For example, a profile may be created by further added walls, typically by a box-profile with two opposing walls connected by two opposing additional walls to provide a box with a profile of two rectangular cross- . Optionally, the profile is provided as two extruded halves of the box profile and assembled into a box profile after extrusion. For example, each half includes only one of the two opposing walls and a group of guide walls of extruded mutual spacing extending from that one wall, and the assembly provides a guide wall from the opposite side, Shaped flow path.

예를 들어, 가이드 벽이 일정한 피리어드(period)로 등 간격(equally spaced)을 가지고 및 절반의 프로파일에서 1/4 피리어드로 압출 방향에 수직으로 비대칭으로 오프셋되는 경우, 두 개의 절반은 압출에 의한 단일 프로파일로 제공될 수 있고, 그리고 나서 두 개의 균등하게 긴 섹션으로 잘린다. 조립을 위해, 하나의 섹션은 압출 방향으로 제공되고 나머지 절반은 압출 방향에 대해 180도 회전되고 압출 방향에 수직인 라인에 대해 180도 회전된다. 4 분의 1 피리어드 오프셋으로 인해, 가이드 벽은 맞물린 맞은 편으로 연장하는 가이드 벽들 사이에서 절반의 피리어드와 맞물린다.For example, if the guide walls are equally spaced at a constant period and are offset asymmetrically perpendicular to the extrusion direction with a quarter-period in the half profile, the two halves will have a single Profile, and then cut into two equally long sections. For assembly, one section is provided in the extrusion direction and the other half is rotated 180 degrees with respect to the extrusion direction and 180 degrees with respect to the line perpendicular to the extrusion direction. Due to the quarter-quarter offset, the guide wall engages a half period between the guiding walls extending in opposition to each other.

유용한 재료의 예는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 예를 들면 연철(wrought alloy)이다. 열전도도는 볼륨이 일반적으로 250 ℃ 이상의 온도를 필요로하는 연료 증기의 합성 가스로의 촉매 변환에 사용되기 때문에, 프로파일의 외측으로부터 개질기 내부의 볼륨내로 열을 전달하기 위해 상대적으로 높다. 예를 들어 300℃ 이상의 온도에서 버너 가스를 견디기 위해, 합금은 유리하게는 알루미늄 및 마그네슘을 함유하는 5000-시리즈의 가공 알루미늄 합금(wrought aluminium alloy) 또는 알루미늄, 마그네슘 및 실리콘을 함유하는 6000- 시리즈의 가공 알루미늄 합금(wrought aluminium alloy)이다. Examples of useful materials are aluminum or aluminum alloys, for example wrought alloys. Thermal conductivity is relatively high in order to transfer heat from the outside of the profile into the volume inside the reformer, as the volume is used for catalytic conversion of syngas of fuel vapors, typically requiring a temperature of at least 250 캜. For example, in order to withstand the burner gas at temperatures above 300 ° C, the alloy preferably comprises a 5000-series wrought aluminum alloy containing aluminum and magnesium or a 6000-series of aluminum, magnesium and silicon It is a wrought aluminum alloy.

볼륨으로의 증기의 흐름 및 볼륨 밖으로의 합성 가스의 흐름을 위해, 증기 주입구 및 함성 가스 배출구가 구불구불하게 성형된 증기 유로의 맞은편 단부(end)의 프로파일에 제공된다. 예를 들어, 구멍이 금속 프로파일 및 그것에 부착된 도관에 천공된다. 도관은 나중에 액체 연료 증발기를 증기 주입구에 연결하고 연료 전지를 합성 가스 배출구에 연결하는 유체 흐름에 사용된다.For the flow of vapor to the volume and the flow of synthesis gas outside the volume, a vapor inlet and a liquefied gas outlet are provided in the profile of the opposite end of the serpentine shaped vapor passage. For example, a hole is drilled into the metal profile and the conduit attached thereto. The conduit is later used for fluid flow connecting the liquid fuel evaporator to the vapor inlet and connecting the fuel cell to the syngas outlet.

원하는 개질기의 폭에 따라, 프로파일은 압출 방향에 수직으로 또한 구불구불하게 성형된 유로에 수직으로 절단된다. 압출로 인해, 단일 압출 프로파일은 다중의 개질기 하우징을 위한 부품을 제공 할 수 있으며, 각각은 압출 프로파일로부터 목적에 적합한 길이로 절단된다. 예를 들어, 프로파일의 하나의 절단된 피스(piece)는 짧고 단일 연료 전지 스택에 연결된 개질기에 사용될 수 있고, 또 다른 절단된 피스는 길고 다중 연료 전지 스택을 위한 합성 가스를 제공하는 개질기에 사용될 수 있다.Depending on the width of the reformer desired, the profile is cut perpendicular to the extrusion direction and vertically into a meandering flow path. Due to the extrusion, a single extrusion profile can provide parts for multiple reformer housings, each of which is cut to length suitable for the purpose from the extrusion profile. For example, one cut piece of the profile can be used for a reformer connected to a short and single fuel cell stack, another cut piece can be used for a reformer that is long and provides a syngas for multiple fuel cell stacks have.

따라서, 압출은 개질기에 대한 생산을 단순화 할뿐만 아니라 크기 조정에 대한 많은 융통성을 제공한다. 몰딩의 경우, 크기에 있어서 각각의 변화는 상이한 몰딩 형태를 필요로하므로, 이러한 융통성은 주어지지 않는다. 작고 큰 개질기에 관련된 작업은 압출을 사용할 때 크게 다르지 않다.Thus, extrusion not only simplifies production for the reformer, but also provides much flexibility in sizing. In the case of molding, this flexibility is not given since each change in size requires different molding types. The work associated with small and large reformers is not significantly different when using extrusion.

이것은 생산에 사용될 때 밀링과 큰 대조를 이룬다. 밀링은 일반적으로 다목적이지만 개질기가 클수록 밀링을 수행하는데 더 오래 걸린다; 대단히 깊게 밀링하는 것은 정밀도와 안정성면에서 기계적으로 어려우며, 그것이 많은 양의 밀링 재료의 낭비를 제공한다는 단점 외에도 대형 개질기에 적합하지 않은 이유이다. 대체로, 개질기 제조를 위해서는 압출이 여러 측면에서 유리하다.This is in stark contrast to milling when used in production. Milling is generally versatile, but the larger the reformer, the longer it takes to perform the milling; Milling very deeply is mechanically difficult in terms of precision and stability, and it is not suitable for large reformers in addition to the disadvantage that it provides a large amount of milling material waste. In general, extrusion is advantageous in many respects for the manufacture of reformers.

촉매 물질, 예를 들어 촉매 펠릿(pellets)은 볼륨내로 삽입되며, 상기 볼륨은 하우징 내부의 볼륨에서 연료 증기를 합성 가스로 촉매 전환시키기 위한 폐쇄 형 개질기 하우징을 제공하기 위해 벽 요소에 의해 폐쇄된다. A catalytic material, such as catalyst pellets, is inserted into the volume, which is closed by a wall element to provide a closed reformer housing for catalytic conversion of fuel vapor to syngas at the volume inside the housing.

작동 중에, 개질기 하우징은 하우징 내부의 촉매 전환 공정을 위한 적절한 온도를 제공하기 위해, 연료가 메탄올과 물의 혼합인 경우 전형적으로 250-300℃의 범위에서 가열되고, 연료로 고급 알콜 또는 디젤인 경우 더 높은 범위에서 가열된다.During operation, the reformer housing is heated, typically in the range of 250-300 占 폚, if the fuel is a mixture of methanol and water, to provide a suitable temperature for the catalytic conversion process inside the housing, And is heated in a high range.

전기 가열은 개질기의 온도를 조정하는 것이 가능하지만, 이러한 필요한 열을 제공하는 유용한 방법은 금속 프로파일의 외측을 따라 고온 가스를 유도하는 것이며, 하우징의 금속은 개질기 볼륨으로 열을 전도할 것이다. 고온 가스로부터의 효율적인 열 전달을 위해 평행 금속 박막(lamellae)이 하우징의 바깥쪽에 납땜된다. 예를 들어, 이러한 라멜라를 제공하기 위해, 얇은 시트 재료는 주름진 구조로 접혀지고 개질기 하우징의 외부 측에 납땜되기 전에 그 표면 상에 브레이징-에이전트 클래딩(brazing-agent cladding)이 제공된다. 선택적으로, 라멜라는 프로파일의 적어도 두면, 예를 들어 맞은편 면에 제공된다. 유리하게는, 높은 열 전달 효능을 위해, 프로파일의 가장 큰 측면들 중 하나 이상이 라멜라(lamellae)로 덮인다. 예를 들어, 개질기 볼륨이 2 개의 긴 면과 2 개의 짧은 면을 갖는 직사각형 단면을 갖는 경우, 라멜라는 긴 면에 제공된다.Although electrical heating is capable of adjusting the temperature of the reformer, a useful way of providing this necessary heat is to induce hot gases along the outside of the metal profile, and the metal of the housing will conduct heat to the reformer volume. A parallel metal lamellae is brazed to the outside of the housing for efficient heat transfer from the hot gases. For example, to provide such a lamella, the thin sheet material is folded into a corrugated structure and provided with brazing-agent cladding on its surface before being soldered to the outside of the reformer housing. Optionally, the lamella is provided on at least two sides of the profile, for example the opposite side. Advantageously, for high heat transfer efficiency, one or more of the largest sides of the profile is covered with lamellae. For example, if the reformer volume has a rectangular cross section with two long sides and two short sides, the lamella is provided on the long side.

라멜라를 따라 고온 가스를 가이드하기 위해, 개질기 하우징은 평행한 금속 라멜라의 한 단부에 버너 가스 주입구를 가지고 및 라멜라 표면을 따라 가이드되는 가스를 위해 반대 단부상에 버너 가스 배출구를 가지는 케이싱에 의해 둘러 쌍여 있다. 상기 버너 가스 주입구는 버너에 유체 흐름 연결(FLUID-FLOW CONNECTED)된다.To guide the hot gas along the lamella, the reformer housing is surrounded by a casing having a burner gas inlet at one end of a parallel metal lamella and a burner gas outlet at the opposite end for gas guided along the lamella surface have. The burner gas inlet is FLUID-FLOW CONNECTED to the burner.

프로파일이 압출됨에 따라, 압출 프로파일이 프로파일의 압출 방향을 따라 일정한 단면을 갖는 한, 직선 형태 또는 굽은 형태, 예를 들어 물결 모양을 포함하는 다양한 단면 형태로 벽을 용이하게 제조할 수 있다. 가이드 벽의 형태는 압출 방향에 수직인 구불구불하게 성형된 경로를 통과하는 증기 및 합성 가스의 유속에 영향을 미친다. 또한, 가이드 벽에는 선택적으로 난류 및 혼합을 생성시키고 촉매 전환 공정의 최적화를 위해 구불구불하게 성형된 경로의 중간을 향해 가스를 가이드하는 베인(vanes)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 단면으로 보면, 가이드 벽은 두 개의 대향 벽 중 하나로부터 다른 쪽으로 연장되는 직선 또는 곡선 형의 스템을 포함하고, 스템은 스템으로부터 연장하는, 예를 들어 구불구불하게 성형된 증기 흐름 경로를 따라 방해물 및 상응하는 난류를 제공하기 위해, 스템으로부터 측 방향으로 연장되는, 베인을 포함한다. 스템에 다수의 베인이 제공되는 경우, 한 가지 옵션은 단면으로 보았을 때 생선뼈 모양이다.As the profile is extruded, the wall can be easily fabricated in a variety of cross-sectional shapes, including rectilinear or curved, for example wavy, as long as the extruded profile has a constant cross-section along the extrusion direction of the profile. The shape of the guide wall influences the flow rate of the vapor and syngas passing through the serpentine shaped path perpendicular to the extrusion direction. In addition, the guide walls may be provided with vanes that selectively direct turbulence and mixing and guide the gas towards the middle of the meandering path for optimization of the catalytic conversion process. For example, in cross-section, the guide wall includes a straight or curved stem extending from one of the two opposed walls to the other, and the stem may include a stem extending from the stem, for example, a serpentine shaped steam flow path And a vane extending laterally from the stem to provide an obstruction and corresponding turbulence along the vane. If the stem is provided with multiple vanes, one option is fish bone shape when viewed in cross-section.

압출된 프로파일의 재료의 예로는 알루미늄, 알루미늄 합금이 있으며, 일반적으로 1000-6000-7000 시리즈 알루미늄 합금이 압출 성형에 적합하다.Examples of extruded profile materials include aluminum and aluminum alloys, and generally 1000-6000-7000 series aluminum alloys are suitable for extrusion.

라멜라를 위한 재료의 예는 580-600C의 범위의 온도에서 잘녹는 브레이징-에이전트(brazing agent)의 클래딩 층(claddinf layer)을 가진 구부러진 알루미늄 합금이다.An example of a material for a lamellar is a bent aluminum alloy with a claddinf layer of a brazing agent that melts well at a temperature in the range of 580-600C.

촉매 물질의 예로는 전형적으로 개질 메탄올 및 다른 알콜 및 탄화수소의 적용에 매우 적합한 백금 또는 니켈 계 촉매 또는 CuZn 계 촉매가 있다. 예를 들어, 촉매는 직경 0.5-10 mm 및 높이 0.5-10 mm 범위의 크기를 갖는 원통형 또는 구형 펠렛으로 제공된다. 대안으로, 펠렛은 유사한 크기를 가지지만, 예를 들어, 사다리꼴, 입방체, 육면체 단면을 가진 또는 중공부를 가지거나 가지지 않는 그것들의 조합을 가진 다른 기하학적 형상을 갖는다Examples of catalytic materials are platinum or nickel based catalysts or CuZn based catalysts, which are typically well suited for the application of modified methanol and other alcohols and hydrocarbons. For example, the catalyst is provided in cylindrical or spherical pellets having a size in the range of 0.5-10 mm in diameter and 0.5-10 mm in height. Alternatively, the pellets may have similar dimensions, but have other geometric shapes, for example, with trapezoidal, cubical, hexahedral cross-sections, or combinations thereof with or without hollows

상기 이유로, 구불구불하게 성형된 경로를 갖는 연료 전지 개질기를 종래의 밀링 또는 몰딩과 비교하면, 이러한 개질기의 제조에 압출을 사용하면 생산 속도 및 비용 절감뿐만 아니라 크기 조정을 용이하게 하는 다수의 이점을 내포한다.For this reason, when comparing a fuel cell reformer having a serpentine-shaped path with a conventional milling or molding, the use of extrusion in the production of such a reformer has many advantages in facilitating sizing as well as speed and cost of production It implies.

도1은 연료 전지 시스템(1)를 개시한다. 연료전지 시스템(1)은 액체 연료, 예를 들어 메탄올과 물의 혼합물이 연료 공급 탱크(3)로부터 공급되는 연료 전지 스택(2)을 포함한다. 액체 도관(4)에서, 액체 연료는 증발기(5)로 가이드되며, 여기서 액체 연료의 온도는 연료의 증발까지 상승된다. 증기는 예를 들어 선택적으로 구리를 포함하는 촉매제(7)를 사용함으로써 증기를 촉매작용에 의해 합성 가스로 전환시키는 개질기(6) 내로 증기 주입구(23)를 통해 공급된다. 합성 가스는 주로 수소와 이산화탄소 그리고 작은 양의 물 미스트와 일산화탄소로 구성된다. 합성 가스는 개질기(6) 외부의 합성 가스 배출구(24) 및 도관(8)을 통해 양성자 전해질 막의 연료 전지 스택(2) 양극 측에 공급되는 반면, 일반적으로 공기로부터의 산소는 공기 공급원(10)으로부터 프로톤 전해질 막의 음극 측에 공급된다..Fig. 1 discloses a fuel cell system 1. Fig. The fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 2 in which a liquid fuel, for example, a mixture of methanol and water is supplied from the fuel supply tank 3. In the liquid conduit 4, the liquid fuel is guided to the evaporator 5, where the temperature of the liquid fuel is raised to the evaporation of the fuel. The steam is fed through the steam inlet 23 into the reformer 6 which converts the steam to a synthesis gas by catalysis, for example, by using a catalyst 7 optionally containing copper. The syngas consists mainly of hydrogen and carbon dioxide and a small amount of water mist and carbon monoxide. Syngas is supplied to the anode side of the fuel cell stack 2 of the proton electrolyte membrane through the syngas outlet 24 outside the reformer 6 and the conduit 8 while oxygen from the air is generally supplied to the air source 10, To the cathode side of the proton electrolyte membrane.

개질기(6)에서의 전환 공정과 관련된 온도, 예를 들어 약 280℃에 도달하기 위해, 유리하게는 전형적으로 연소를 위한 애노드 폐가스(12)를 사용하는 버너(11)가 사용된다. 예를 들어, 버너(11)의 배기 가스(13)는 350-400℃의 온도를 가지며, 도시 된 바와 같이 전형적으로는 개질기의 외벽을 따라 케이싱(32) 내부로 배기 가스(13)를 가이드함으로써 개질기(6)의 벽을 가열하는데 사용된다. 가스(13)는 또한 증발기(5)를 가열하는데 유리하게 사용된다.In order to reach a temperature associated with the conversion process in the reformer 6, for example about 280 캜, a burner 11 is used which advantageously typically uses anode waste gas 12 for combustion. For example, the exhaust gas 13 of the burner 11 has a temperature of 350-400 DEG C, and typically guides the exhaust gas 13 into the casing 32 along the outer wall of the reformer as shown Is used to heat the walls of the reformer (6). The gas 13 is also advantageously used to heat the evaporator 5.

선택적으로, 증발기(5)에서의 증발을 위해, 120℃ 내지 200℃ 범위의 고온에서, 예를 들어 170℃에서, 냉각 액체(14)가 증발을 위해 냉각액으로부터 액체 연료로의 열 전달을 위헤 연료 전지 스택(2)의 출구 부분으로부터 증발기(5) 내로 가이드된다.Optionally, for evaporation in the evaporator 5, the cooling liquid 14, at a high temperature in the range of 120 占 폚 to 200 占 폚, for example 170 占 폚, for the heat transfer from the cooling liquid to the liquid fuel for evaporation, Is guided into the evaporator (5) from the outlet portion of the cell stack (2).

하나의 예로서, 다음 매개 변수들이 적용된다. 5 kW를 전달하는 HTPEM 스택의 경우, 전형적인 치수는 0.5 m x 0.25 m x 0.15 m이다. 예를 들어, 버너, 증발기 및 개질기를 가진 전체 연료 전지 스택은 약 20kg의 중량을 가지며, 냉각 액체 펌프, 제1 열교환기 및 밸브를 포함하는 전체 연료 전지 시스템은 전자 장치는 무게가 대략 40-45kg 의 무게가 나간다..As an example, the following parameters apply. For an HTPEM stack delivering 5 kW, typical dimensions are 0.5 m x 0.25 m x 0.15 m. For example, an entire fuel cell stack with a burner, an evaporator, and a reformer has a weight of about 20 kg, and the entire fuel cell system, including a cooling liquid pump, a first heat exchanger, and a valve, The weight of the ...

도 2는 구불구불하게 성형된 경로(15)를 갖는 전위 개질기(6)의 단면도를 도시한다. 구불구불하게 성형된 경로(15)는, 두 개의 서로 대향 벽을 대면하는 두 벽(18,19)으로부터 연장되는 두 개의 빗- 형상의 가이드 벽 세트(16)에 의해 제공되며, 절반의 빗-피리어드(20)에 의해 상호 오프셋 된다. 가이드 벽(17)의 길이(21)는 증기의 직선 운동을 방지하고 구불구불하게 성형된 경로를 따라 강제로 증기를 밀어 넣기 위해 대향 벽(18,19) 사이의 거리(22)의 절반 이상이다. 예를 들어, 가이드 벽의 길이(21)는 대향 벽(18,19) 사이의 거리(22)의 60% 내지 90% 사이이다.Figure 2 shows a cross-sectional view of a disposing reformer 6 with a serpentine shaped path 15. The serpentine path 15 is provided by two comb-shaped guide wall sets 16 extending from two opposing walls 18, 19 facing each other, and a half comb- Are mutually offset by the period (20). The length 21 of the guide wall 17 is more than half of the distance 22 between the opposed walls 18 and 19 to prevent the rectilinear motion of the steam and forcibly push the steam along a serpentine shaped path . For example, the length 21 of the guide wall is between 60% and 90% of the distance 22 between the opposed walls 18,19.

개질기(6)는 구불구불하게 성형된 경로(15)의 일 단부에 연료 증기를 위한 주입구(23) 및 구불구불하게 성형된 경로(15)의 대향 단부에 합성 가스를 위한 배출구(24)를 포함한다. 구불구불하게 성형된 경로(15)를 따라 개질기 내부에 도시된 바와 같이 예를 들어 펠릿 형태로 제공되는 촉매작용의 개질기 물질(25)이 제공된다. 상기 펠릿(25)은 개질기(6)의 한 코너에만 도시되어 있지만 실제로는 구불구불하게 성형된 경로(15)를 따라 그리고 구불구불한 경로(15) 전체에 분포된다.The reformer 6 includes an inlet 23 for fuel vapor and an outlet 24 for syngas at the opposite end of the serpentine shaped path 15 at one end of the serpentine shaped path 15 do. There is provided a catalytic reformer material 25 provided in the form of, for example, pellets as shown in the reformer along a serpentine-shaped path 15. The pellets 25 are shown only at one corner of the reformer 6 but are actually distributed along the serpentine shaped path 15 and over the serpentine path 15.

대안으로, 구불구불하게 성형된 경로(15)의 단면이 합성 가스 배출구(24) 쪽으로 증대하면, 그것은 변환 중에 증기 및 생성된 합성 가스가 점진적으로 팽창할 수 있게 허용할 수 있다는 점에서, 구불구불하게 성형된 경로(15)는 증대될 수 있다. 이 경우, 빗의 피리어드(20)는 일정하지 않고 증기 주입구(23)로부터 합성 가스 배출구(24)까지의 거리를 따라 증가한다. Alternatively, if the cross-section of the serpentine-shaped path 15 increases toward the syngas outlet 24, it may allow the steam and the resulting syngas to gradually expand during the transition, The formed path 15 can be increased. In this case, the period 20 of the comb is not constant and increases along the distance from the steam inlet 23 to the syngas outlet 24.

도 2의 개질기(6)는 박스-형상의 압출된 프로파일(31)로 제공된다. 그러나, 개질기가 두 개의 압출된 프로파일(31a, 31b)의 조립에 의해 만들어질 수 있으며, 파선(34)에 의해 표시된 바와 같이 프로파일(31)을 따르는 위치를 따라 조립체 접촉 영역을 갖는다.The reformer 6 of FIG. 2 is provided with a box-shaped extruded profile 31. However, the reformer can be made by the assembly of two extruded profiles 31a, 31b and has an assembly contact area along the position along the profile 31, as indicated by the dashed line 34. [

도 3은 도 2의 개질기와 유사하게 압출된 개질기(6) 구조의 3 차원 도면이다. 개질기(6)의 금속 프로파일(31)은 일정한 피리어드의 절반만큼 오프셋되고 및 대향 벽들 사이의 거리의 대략 75 %에 대응하는 가이드 벽의 길이를 가진 두 개의 빗 모양의 가이드 벽(17) 세트 포함한다. 개질기(6)는 한 단부에 증기 주입구(23) 및 이미지에서는 보이지 않는 대향 단부에 대응하는 합성 가스 배출구를 포함한다. 구불구불하게 성형된 경로(15)에 직각인 방향에서 보았을 때, 개질기(6)의 단부(26)는 개방된 것으로 도시되어 있지만, 통상적으로 벽 부재로 폐쇄되어있다. 4 개의 코너(27)는 4 개의 모서리 중 하나에서 만나는 2 개의 벽 섹션 각각을 연결하는 안정적인 1/4 원 프로파일(28)을 포함한다. FIG. 3 is a three-dimensional view of the structure of the extruded reformer 6, similar to the reformer of FIG. The metal profile 31 of the reformer 6 comprises a set of two comb-shaped guide walls 17 offset by half of a certain period and having a length of guide wall corresponding to approximately 75% of the distance between the opposed walls . The reformer 6 includes a steam inlet 23 at one end and a syngas outlet corresponding to the opposite end which is not visible in the image. The end 26 of the reformer 6, when viewed in a direction perpendicular to the meandering path 15, is shown as open but is typically closed by a wall member. The four corners 27 include a stable quarter-circle profile 28 connecting each of the two wall sections that meet at one of the four corners.

구불구불하게 성형된 경로(15)에 수직인 방향에서 보면, 개질기(6)는 빗 모양으로 형성된 가이드 벽(17) 세트가 연장되는 2 개의 대향하는 긴 면과 을 증기 주입구(23) 및 합성 가스 배출구가 각각 제공된 짧은 면을 갖는 직사각형이다. 일반적으로 개질기(6)의 압출된 부분의 긴 면에 납땜된 얇은 금속 라멜라(29)가 제공된다. 이들 라멜라(29)는 버너(11) 배기 가스(13)로부터 라멜라(29)를 따라 가이드되는 적절한 열 전달 을 보장하고, 라멜라(29)를 가열하며, 그리하여 개질기(6)의 압출된 부분으로 그 열을 전달한다. 그런 다음 열은 개질기의 내벽(18, 19)에 열을 제공하기 위해 벽을 통해 전도된다.In the direction perpendicular to the serpentine-shaped path 15, the reformer 6 comprises two opposing elongated surfaces, from which a set of comb-shaped guide walls 17 extend, The outlets are each rectangular with a short side provided. Generally, a thin metal lamella 29 soldered on the long side of the extruded portion of the reformer 6 is provided. These lamellae 29 ensure proper heat transfer from the burner 11 exhaust gas 13 along the lamella 29 and heat the lamella 29 and thus into the extruded portion of the reformer 6 Heat is transferred. The heat is then conducted through the walls to provide heat to the inner walls 18, 19 of the reformer.

생산을 위해, 프로파일은 가이드 벽(17)에 평행한 방향으로 압출된다. 유용한 재료는 알루미늄 및 알루미늄 - 함유 합금을 포함한다. 일단 압출되면, 프로파일은 압출 방향(30)에 수직하게 절단된다. 개방 단부(26)는 개질기(6)를 시동하기 전에 벽 부재로 덮힌 다. 구불구불하게 성형된 경로(15)의 각 단부에는 증기 주입구 및 합성 가스 배출구를 위한 추가 개구부가 제공된다. 한면 또는 두면 또는 훨씬 더 많은면이 개질기(6)의 외측을 따라 가이드되는 공기(13)로부터 열을 받을 수있는 표면적을 증가시키기 위해 얇은 금속 라멜라(29)로 덮여있다. 예를 들어, . 도 3에 도시 된 바와 같이, 두 개의 가장 큰 면은 라멜라(29)로 덮힌다. 라멜라(29)은 압출 방향(30)에 수직이고 가이드 벽(17)에 수직 인 구불구불하게 성형된 경로(15)에 평행하게 연장된다. 도 3에 도시 된 바와 같이, 라멜라(29)의 단부에는 배기 가스를 방출하기 전에 배기 가스를 수집하기위한 깔대기 형상의 가이드(31)가 제공된다.For production, the profile is extruded in a direction parallel to the guide wall 17. Useful materials include aluminum and aluminum-containing alloys. Once extruded, the profile is cut perpendicular to the extrusion direction 30. The open end (26) is covered with a wall member before starting the reformer (6). At each end of the serpentine path 15 is provided additional openings for the steam inlet and the syngas outlet. One or two or more surfaces are covered with a thin metal lamella 29 to increase the surface area that can receive heat from the air 13 that is guided along the outside of the reformer 6. E.g, . As shown in FIG. 3, the two largest faces are covered with a lamella 29. The lamella 29 extends parallel to the serpentine path 15 perpendicular to the extrusion direction 30 and perpendicular to the guide wall 17. As shown in Fig. 3, at the end of the lamella 29, a funnel-shaped guide 31 for collecting the exhaust gas is provided before discharging the exhaust gas.

개질기(6)가 증기 및 합성 가스가 개질기(6)를 가로 질러 흐르는 구불구불하게 성형된 경로(15)에 수직하게 압출되기 때문에, 개질기(6)는 연료 전지 스택(2) 또는 스택(2)의 폭에 비교적 정확한 폭으로 쉽게 절단된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 개질기(6)는 3 개의 연료 전지 스택(2)에 합성 가스를 제공하고 이들 3 개의 연료 전지 스택의 전체 폭에 대응하는 폭을 공유한다. 압출된 프로파일의 절단 후에 남아있는 개방면(26)은 사용을 위해 개질기(6)를 준비 할 때 벽 부재(도시 생략)에 의해 덮인다.Since the reformer 6 is extruded perpendicularly to the serpentine shaped path 15 through which the steam and syngas flow across the reformer 6, The width is easily cut with a relatively accurate width. 3, the reformer 6 provides synthesis gas to the three fuel cell stacks 2 and shares a width corresponding to the overall width of these three fuel cell stacks. The open face 26 remaining after cutting of the extruded profile is covered by a wall member (not shown) when preparing the reformer 6 for use.

도 4에 도시 된 바와 같이, 라멜라(29)는 다양한 형상, 예를 들면 평평한, 천공된, 톱니 형 또는 헤링본 라멜라 모양으로 형성될 수 있으며, 도해는 가능한 형상들에 대해 포괄적이지 않다. 도시된 라멜라는 직사각형 단면 프로파일을 갖는 주름으로 접혀 있지만, 또한 삼각형 또는 준 사인 곡선 단면 프로파일 또한 가능하다.4, the lamella 29 can be formed in a variety of shapes, such as flat, perforated, sawtooth or herringbone lamella, and the illustration is not comprehensive for the possible shapes. The illustrated lamellae are folded into wrinkles having a rectangular cross-sectional profile, but also triangular or quasi-curved cross-sectional profiles are possible.

도 5는, 가이드 벽(17)은 스템(32) 및 스템(32)으로부터 측 방향으로 연장하는 베인(33)을 포함하는 일 실시 예의 섹션을 도시한다. 베인(34)은 예시된 것 이외의 다른 형상 및 스템(32)에 대한 다른 각도를 가질 수 있다. 스템(33)은 도 5에 도시 된 바와 같이 만곡되어 있고 직선이 아니다.5 shows that the guide wall 17 has a section of an embodiment including a stem 32 and a vane 33 extending laterally from the stem 32. The vanes 34 may have other shapes than those illustrated and other angles for the stem 32. The stem 33 is curved as shown in Figure 5 and is not straight.

Claims (8)

연료 전지 시스템(1)의 제조 방법에 있어서,
상기 방법은 압출에 의한 금속 프로파일(31)을 제공하는 단계를 포함하는 방법으로서:
상기 압출된 프로파일(31)은 벽 사이에 거리(22)를 가지고, 상기 벽들 사이에 볼륨(volume)을 갖는 두 개의 압출된 대향 벽((opposite walls, 18,19)을 포함하며; 상기 각각의 대향 벽(18, 19)은 일체로 상기 벽들(18,19) 사이의 거리의 절반 이상의 거리만큼 상기 두 대향 벽들 각각으로부터 연장하는 한 그룹의 복수의 압출된 상호 간격을 둔 가이드 벽(guiding wall, 17)을 포함하며, 상기 가이드 벽(17)은 두 벽(18, 19)의 각각에 빗-형상의 구조물을 형성하며; 두 개의 빗-형상의 구조물은 서로 대면하고 압출 방향(30)에 수직인 구불구불하게 성형된 증기 흐름 경로를 형성하기 위하여 서로 맞물리고 측면으로 오프셋되며;
상기 구불구불하게 성형된 증기 흐름 경로(15)의 대향 단부(opposite end) 상의 상기 프로파일(31) 내에 증기 유입구(23) 및 합성 가스 배출구(24)를 제공하는 단계를 포함하고; 상기 방법은 상기 압출 방향(30)에 수직인 상기 프로파일(31)을 절단하는 단계와, 촉매 재료를(25)를 상기 볼륨 내로 삽입하는 단계 및 상기 볼륨에서 연료 증기를 합성 가스로 촉매 전환하기 위한 폐쇄된 개질기를 제공하기 위하여 상기 볼륨을 벽 부재로 폐쇄하는 단계; 금속 라멜라(lamellae)(29)로부터 상기 금속 프로파일(31) 및 상기 볼륨 내로 열을 전달하기 위해 상기 하우징의 외측에 평행한 금속 라멜라(29)를 납땜하는 단계; 상기 평행한 금속 라멜라(29)의 하나의 단부에 버너 가스 유입구 및 대향 단부에 버너 가스 배출구를 갖는 케이싱(32)에 의해 상기 하우징 및 상기 금속 라멜라(29)을 둘러싸는 단계; 액체 연료 증발기(5)를 증기 유입구(23)에 연결하고 연료 전지를 합성 가스 출구(24)에 연결하고 버너(11)를 버너 가스 유입구에 연결하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 생산 방법.In the method of manufacturing the fuel cell system 1,
The method includes providing a metal profile (31) by extrusion, the method comprising:
The extruded profile 31 comprises two extruded opposing walls 18 and 19 with a distance 22 between the walls and a volume between the walls, The opposed walls 18,19 integrally comprise a plurality of extruded spaced guide walls extending from each of the two opposed walls by a distance of at least half the distance between the walls 18,19, Wherein the guide walls 17 form comb-shaped structures on each of the two walls 18, 19, the two comb-shaped structures face one another and are perpendicular to the extrusion direction 30 Engage and laterally offset to form an inversely shaped vapor flow path;
Providing a steam inlet (23) and a syngas outlet (24) within said profile (31) on opposite ends of said serpentine shaped steam flow path (15); The method comprises the steps of cutting the profile (31) perpendicular to the extrusion direction (30), inserting a catalytic material into the volume (25) and catalytically converting the fuel vapor into syngas at the volume Closing the volume with a wall member to provide a closed reformer; Brazing the metal lamellae (29) parallel to the outside of the housing to transfer heat from the metal lamellae (29) into the metal profile (31) and the volume; Surrounding the housing and the metal lamella (29) by a casing (32) having a burner gas inlet at one end of the parallel metal lamella (29) and a burner gas outlet at an opposite end; Further comprising connecting the liquid fuel evaporator (5) to the vapor inlet (23), connecting the fuel cell to the syngas outlet (24) and connecting the burner (11) to the burner gas inlet . 제1항에 있어서,
상기 가이드 벽(27)의 길이(21)는 상기 대향 벽(18, 19) 사이의 거리(22)의 60 % 내지 90 % 사이임을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 생산 방법.The method according to claim 1,
Wherein the length (21) of the guide wall (27) is between 60% and 90% of the distance (22) between the opposed walls (18,19). 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가이드 벽(17)은 단면으로 보면, 대향 벽(18,19)으로부터 연장되는 스템(33)을 포함하고, 상기 스템은 장애물 및 그에 따른 난류(15)를 구불구불하게 성형된 증기 흐름 경로를 따라 제공하기 위해 상기 스템(33)으로부터 연장되는 베인(34)을 포함함을 특징으로하는 연료 전지 시스템의 생산 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The guide wall 17 comprises, in cross-section, a stem 33 extending from the opposed walls 18,19, the stem including an obstruction and thus a turbulent flow 15, And a vane (34) extending from the stem (33) for providing therethrough. 제3항에 있어서,
상기 프로파일(31)은 가이드 벽(17)은 단면에서 보았을 때, 물고기 뼈 형상으로 압출됨을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 생산 방법.The method of claim 3,
Wherein the profile (31) is extruded into a fish bone shape when viewed from a cross section of the guide wall (17). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로파일은 추가 벽에 의하여 연결된 두 개의 대향 벽(18,19)을 가진 박스 프로파일로 압출됨을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 생산 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Characterized in that the profile is extruded into a box profile having two opposed walls (18, 19) connected by an additional wall. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로파일(31)은 상기 박스 프로파일(31)의 2 개의 압출된 절반부(31a,31b)로 제공되고, 각각의 절반부(31a,31b)는 상기 2 개의 대향벽 중 하나를 포함하고, 복수의 압출된 상호 간격의 가이드 벽(17) 중 하나의 그룹을 포함하며, 상기 방법은 압출 후에 상기 두 개의 절반부(31a, 31b)를 박스 프로파일(31)로 어셈블링하는 단계를 포함하는 연료 전지 시스템의 생산 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The profile 31 is provided with two extruded halves 31a and 31b of the box profile 31 and each half 31a and 31b comprises one of the two opposed walls, Wherein the method comprises assembling the two halves (31a, 31b) into a box profile (31) after extrusion, the method comprising the step of assembling the two halves (31a, 31b) Method of production of the system. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
촉매 물질(25)이 촉매 펠렛으로서 제공되고, 상기 방법은 상기 유도 벽(17) 사이에서 상기 펠릿으로 볼륨을 채우는 단계를 포함하며, 상기 펠렛은 0.5 - 11 mm 범위의 크기를 가짐을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 생산 방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
A catalytic material (25) is provided as a catalyst pellet, the method comprising filling volume with the pellet between the guide walls (17), characterized in that the pellets have a size ranging from 0.5 to 11 mm A production method of a fuel cell system. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 연료 전지 시스템의 생산 방법에 의하여 생산된 연료 전지 시스템.A fuel cell system produced by a production method of a fuel cell system according to any one of claims 1 to 7.
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