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KR20120007660A - Carbon monoxide reducer - Google Patents

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KR20120007660A
KR20120007660A KR1020100068301A KR20100068301A KR20120007660A KR 20120007660 A KR20120007660 A KR 20120007660A KR 1020100068301 A KR1020100068301 A KR 1020100068301A KR 20100068301 A KR20100068301 A KR 20100068301A KR 20120007660 A KR20120007660 A KR 20120007660A
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KR
South Korea
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mixed gas
heat exchange
gas inlet
carbon monoxide
catalyst layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020100068301A
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Korean (ko)
Inventor
정대식
김동찬
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 일산화탄소 저감기에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 하측에 개질가스와 공기의 혼합가스가 유입되는 혼합가스 유입구가 하측에 마련된 혼합가스 유입관; 상기 혼합가스 유입구로부터 유입된 혼합가스가 상측으로부터 하측으로 흐르는 유로 상에 마련되며, 상기 혼합가스 유입관의 외측에 마련된 촉매층; 및 상기 혼합가스 유입관과 촉매층 사이의 공간에 마련되며, 열교환매체가 하측으로부터 상측으로 흐르면서 상기 촉매층과 열교환하는 제1 열교환 유로와 상기 열교환매체가 제1 열교환 유로에서 열교환한 후 상측으로부터 하측으로 흐르며 상기 혼합가스와 열교환하는 제2 열교환 유로를 구분짓는 격벽을 포함하는 일산화탄소 저감기에 관한 것이다.
본 발명의 일산화탄소 저감기는 전기히터가 없이도 촉매층의 가열과 촉매층에서 발생한 열의 냉각 작용을 수행할 수 있으며 콤팩트한 구조를 갖는다.
The present invention relates to a carbon monoxide reducer, and more particularly, a mixed gas inlet pipe having a mixed gas inlet through which a mixed gas of reformed gas and air flows into a lower side thereof; A catalyst layer provided on the flow path in which the mixed gas introduced from the mixed gas inlet flows from the upper side to the lower side, and provided outside the mixed gas inlet pipe; And a first heat exchange flow path provided in a space between the mixed gas inlet pipe and the catalyst layer, the heat exchange medium flowing from the lower side to the upper side, and the heat exchange medium heat exchanged in the first heat exchange channel, and then flowing from the upper side to the lower side. It relates to a carbon monoxide reducer comprising a partition wall for separating the second heat exchange flow path for heat exchange with the mixed gas.
The carbon monoxide reducer of the present invention can perform the heating of the catalyst layer and the cooling of the heat generated in the catalyst layer without the electric heater and has a compact structure.

Description

일산화탄소 저감기{Preferential oxidation reactor}Carbon monoxide reducer {Preferential oxidation reactor}

본 발명은 일산화탄소 저감기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전기히터가 없이도 촉매층의 가열과 촉매층에서 발생한 열의 냉각 작용을 수행할 수 있으며 콤팩트한 구조를 갖는 일산화탄소 저감기에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon monoxide reducer, and more particularly, to a carbon monoxide reducer having a compact structure that can perform heating of the catalyst layer and cooling of heat generated in the catalyst layer without an electric heater.

화석에너지의 무분별한 사용에 따른 지구온난화 등의 환경문제 및 자원고갈에 대한 대안으로 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다.There is a growing interest in renewable energy as an alternative to the depletion of resources and environmental problems such as global warming due to the indiscriminate use of fossil energy.

연료전지(Fuel cell)는 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기를 생산하는 일종의 발전 시스템으로 직접 전기를 생산하는 연료전지 스택(Stack)과 스택의 기능 구현을 위한 다양한 주변기기 시스템으로 구성된다.A fuel cell is a type of power generation system that produces electricity by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen. It consists of a fuel cell stack that produces electricity and various peripheral systems for implementing the stack's functions.

연료전지는 전해질 종류에 따라 용융탄산염형(MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물형(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), 고체고분자형(PEFC: Polymer Electrolyte Fule Cell), 직접메탄올형(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell) 등으로 구분된다.Depending on the type of electrolyte, the fuel cell is a molten carbonate type (MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell), a solid oxide type (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), a solid polymer type (PEFC: Polymer Electrolyte Fule Cell), or a direct methanol type (DMFC: Direct). Methanol Fuel Cell).

일례로, 고체고분자형 연료전지(PEFC)는 가정용, 자동차용,이동용 전원으로 개발되고 있으며 최근 실용화 및 상용화가 빠르게 진척되고 있다.For example, a solid polymer fuel cell (PEFC) is being developed as a power source for home, automobile, and mobile, and commercialization and commercialization are rapidly progressing in recent years.

한편, 연료전지는 수소와 산소의 반응으로 물이 생성되며, 이 과정에서 전기를 얻는데, 연료전지에 공급하는 수소를 생산하는 장치를 개질기(Reformer)라 한다.On the other hand, in the fuel cell, water is generated by the reaction of hydrogen and oxygen, and electricity is obtained in this process, and a device for producing hydrogen supplied to the fuel cell is called a reformer.

수증기 개질기(Steam reformer)는 하이드로 카본과 추가로 공급되는 물로 화학반응을 일으켜 수소를 생산하는 장치로서, 다양한 수소 생산 장치 중의 하나이다.The steam reformer is a device that produces hydrogen by chemical reaction with hydrocarbon and additionally supplied water, and is one of various hydrogen producing devices.

수증기 개질기는 하이드로 카본과 물의 화학반응으로 수소를 생산하는 개질단계와 상기 개질단계에서 발생하는 일산화탄소를 이산화탄소로 바꾸는 쉬프트 반응 단계 및 연료전지 스택에서 필요로 하는 일산화탄소 농도를 맞추기 위한 일산화탄소 제거단계로 나눌 수 있다.The steam reformer can be divided into a reforming step of producing hydrogen through a chemical reaction between hydrocarbon and water, a shift reaction step of converting carbon monoxide generated from the reforming step into carbon dioxide, and a carbon monoxide removal step to match the carbon monoxide concentration required in the fuel cell stack. have.

이러한 반응은 개질기 내에 충진되어 있는 촉매층에서 연속적으로 발생하게 되는데 일산화탄소 제거반응이 일어나는 PROX 반응기의 경우 반응을 위해 공기를 주입하게 되고 개질 반응기와 독립적으로 설계하게 된다.This reaction occurs continuously in the catalyst bed packed in the reformer. In the case of PROX reactor where carbon monoxide removal occurs, air is injected for the reaction and designed independently of the reforming reactor.

PROX 반응기에서 일어나는 반응은 일산화탄소 제거 반응과 물 형성 반응 및 메탄화 반응의 부반응으로 이루어져 있으며, 상기 부반응은 개질 반응에서 형성된 연료전지의 연료인 H2를 소비하게 되어 연료전지의 효율을 저하시키고 연료전지 내 연료부족(fuel starvation) 현상을 야기하여 연료전지 스택의 수명을 단축시키는 역할을 한다.The reaction in the PROX reactor consists of a carbon monoxide removal reaction, a water formation reaction, and a side reaction of the methanation reaction. The side reaction consumes H2, which is the fuel of the fuel cell formed in the reforming reaction, thereby reducing the efficiency of the fuel cell and in the fuel cell. It causes fuel starvation and shortens the life of the fuel cell stack.

따라서, 이러한 부반응은 발열반응이므로 부반응 억제를 위한 전기히터와 부반응에 의한 발생한 열을 흡수하여 적정 온도를 유지하는 냉각 소스가 필요하게 된다.Therefore, since these side reactions are exothermic, there is a need for an electric heater for suppressing side reactions and a cooling source that absorbs the heat generated by the side reactions and maintains an appropriate temperature.

통상 전기히터는 촉매층 내에 삽입되는데 이는 반응기 내부에 있는 물과 접촉하여 누전을 일으킬 위험이 있으며 촉매가 직접 히터에 의해 가열되기 때문에 촉매의 열손상을 야기할 수 있다.
Electric heaters are usually inserted into the catalyst bed, which may be in contact with water inside the reactor, causing a short circuit and causing thermal damage to the catalyst because the catalyst is directly heated by the heater.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 전기히터가 없이도 촉매층의 가열과 촉매층에서 발생한 열의 냉각 작용을 수행할 수 있으며 콤팩트한 구조를 갖는 일산화탄소 저감기를 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above is to provide a carbon monoxide reducer having a compact structure that can perform the heating of the catalyst layer and the cooling of the heat generated in the catalyst layer without an electric heater.

본 발명의 상기 목적은 하측에 개질가스와 공기의 혼합가스가 유입되는 혼합가스 유입구가 하측에 마련된 혼합가스 유입관; 상기 혼합가스 유입구로부터 유입된 혼합가스가 상측으로부터 하측으로 흐르는 유로 상에 마련되며, 상기 혼합가스 유입관의 외측에 마련된 촉매층; 및 상기 혼합가스 유입관과 촉매층 사이의 공간에 마련되며, 열교환매체가 하측으로부터 상측으로 흐르면서 상기 촉매층과 열교환하는 제1 열교환 유로와 상기 열교환매체가 제1 열교환 유로에서 열교환한 후 상측으로부터 하측으로 흐르며 상기 혼합가스와 열교환하는 제2 열교환 유로를 구분짓는 격벽을 포함하는 일산화탄소 저감기에 의해 달설된다.The object of the present invention is a mixed gas inlet pipe provided in the lower side is a mixed gas inlet through which the mixed gas of the reformed gas and air; A catalyst layer provided on the flow path in which the mixed gas introduced from the mixed gas inlet flows from the upper side to the lower side, and provided outside the mixed gas inlet pipe; And a first heat exchange flow path provided in a space between the mixed gas inlet pipe and the catalyst layer, the heat exchange medium flowing from the lower side to the upper side, and the heat exchange medium heat exchanged in the first heat exchange channel, and then flowing from the upper side to the lower side. And a carbon monoxide reducer including a partition wall that separates the second heat exchange path that exchanges heat with the mixed gas.

일 실시예로, 상기 혼합가스 유입관의 상측에 혼합가스의 확산을 위한 확산판이 마련될 수 있다.In one embodiment, a diffusion plate for diffusion of the mixed gas may be provided on the upper side of the mixed gas inlet pipe.

일 실시예로, 상기 혼합가스 유입관 내부에는 혼합가스의 속도를 감소시키는 혼합가스 감속구가 마련될 수 있다.In one embodiment, a mixed gas deceleration port for reducing the speed of the mixed gas may be provided inside the mixed gas inlet pipe.

일 실시예로, 상기 혼합가스 감속구는 금속재질의 망일 수 있다.In one embodiment, the mixed gas deceleration port may be a metal mesh.

일 실시예로, 상기 제1 열교환 유로 또는 제2 열교환 유로 상에 열교환 매체 감속구가 마련될 수 있다.In one embodiment, a heat exchange medium deceleration port may be provided on the first heat exchange passage or the second heat exchange passage.

일 실시예로, 상기 열교환 매체 감속구는 금속재질의 망일 수 있다.In one embodiment, the heat exchange medium deceleration port may be a metal mesh.

일 실시예로, 상기 격벽은 상기 제1 열교환 유로와 접하는 제1 외벽, 상기 제2 열교환 유로와 접하는 제2 외벽을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 외벽과 제2 외벽 사이의 공간은 진공 상태일 수 있다.
The partition wall may include a first outer wall contacting the first heat exchange path and a second outer wall contacting the second heat exchange path, and the space between the first outer wall and the second outer wall may be in a vacuum state. Can be.

본 발명은 열교환 매체(냉각수)를 촉매층의 냉각과 혼합가스의 히팅(가열)을 위한 소스로 사용하기 때문에 종래의 일산화탄소 저감기에 사용되는 전기히터를 생략할 수 있고, 전기히터로 인한 누전 가능성 및 국부적인 촉매의 파괴현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, since the heat exchange medium (cooling water) is used as a source for cooling the catalyst layer and heating (heating) of the mixed gas, the electric heater used in the conventional carbon monoxide reducer can be omitted, and the possibility of electric leakage due to the electric heater and the local There is an effect that can eliminate the destruction of the phosphorus catalyst.

또한, 서로 다른 직경을 4개의 관에 의해 구성되고 내부 구조가 단순하기 때문에 제작공정이 간소화되어 대량생산에 적합하며, 일산화탄소 저감기의 생산단가를 크게 낮출 수 있다.
In addition, since four tubes having different diameters and the internal structure are simple, the manufacturing process is simplified and suitable for mass production, and the production cost of the carbon monoxide reducer can be greatly reduced.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 저감기의 단면도이다.1 and 2 are cross-sectional views of the carbon monoxide reducer according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 저감기(PrOx reactor)의 단면도이다.
1 is a cross-sectional view of a carbon monoxide reducer (PrOx reactor) according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 저감기는 혼합가스 유입관(100), 촉매층(200) 및 열교환 유로(300)를 형성하는 격벽(350)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the carbon monoxide reducer according to the exemplary embodiment of the present invention may include a mixed gas inlet pipe 100, a catalyst layer 200, and a partition wall 350 forming a heat exchange path 300. have.

혼합가스 유입관(100)의 하측에는 개질가스와 공기의 혼합가스가 유입되는 혼합가스 유입구(102)가 마련되어 있으며, 혼합가스 유입구(102)를 통해 유입된 혼합가스는 혼합가스 유입관(100)의 내부를 통과하여 상측으로 이동한다.The mixed gas inlet 102 is provided at the lower side of the mixed gas inlet tube 100, and the mixed gas inlet 102 through which the mixed gas of the reformed gas and air is introduced, and the mixed gas introduced through the mixed gas inlet 102 is mixed gas inlet tube 100. Go through the inside of and move upwards.

상측으로 이동한 혼합가스는 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 저감기의 상측에 마련된 확산판(400)에 부딪히면서 속도가 조절되며 보다 균일하게 혼합되게 된다.The mixed gas moved upwards is controlled while being hit by the diffusion plate 400 provided on the upper side of the carbon monoxide reducer according to the exemplary embodiment of the present invention, and more uniformly mixed.

혼합가스 유입관(100)은 그 단면이 원형인 원통형의 파이프일 수 있으나 그 단면 형상에 제한이 있는 것은 아니며 일산화탄소 저감기의 전체 형태에 따라 다각형, 타원형 등의 단면 형상일 수도 있다.The mixed gas inlet pipe 100 may be a cylindrical pipe having a circular cross section, but the cross-sectional shape thereof is not limited and may be a polygonal shape, an elliptical shape, or the like depending on the overall shape of the carbon monoxide reducer.

혼합가스 유입관(100) 및 확산판(400)은 스테일레스 스틸 등의 금속재질로 이루어질 수 있으나 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다.The mixed gas inlet pipe 100 and the diffusion plate 400 may be made of a metal material such as stainless steel, but the material is not limited thereto.

또한, 도 1에는 확산판(400)을 평판으로 도시하였으나 원뿔 형태일 수도 있으며, 평판에 다수의 요철이 마련된 형태일 수도 있음은 물론이다.In addition, although the diffusion plate 400 is illustrated as a flat plate in FIG. 1, it may be in the form of a cone, or a plurality of irregularities may be provided in the flat plate.

확산판(400)에 의해 균일하게 혼합된 혼합가스는 촉매(층) 지지를 위한 상부 타공판(250)을 통과하여 촉매층(200)으로 유입된 후 하부 타공판(260)을 통과하여 혼합가스 배출구(150)를 통해 배출된다.The mixed gas uniformly mixed by the diffusion plate 400 passes through the upper perforated plate 250 to support the catalyst (layer), enters the catalyst layer 200, and then passes through the lower perforated plate 260 to discharge the mixed gas outlet 150. Is discharged through).

상기 타공판(250, 260)은 금속 재질의 판에 다수의 구멍이 뚫린 타공판일 수 있으나, 그 재질 및 구멍의 크기 또는 숫자에 제한이 있는 것은 아니다.
The perforated plates 250 and 260 may be perforated plates in which a plurality of holes are formed in the metal plate, but the material and the size or number of the holes are not limited.

촉매층(200)은 혼합가스 유입구(102)로부터 유입된 혼합가스가 혼합가스 유입관(100)을 따라 하측으로부터 상측으로 흐른 후 다시 상측으로부터 하측으로 흐르는 유로 상에 마련된다.The catalyst layer 200 is provided on the flow path in which the mixed gas introduced from the mixed gas inlet 102 flows from the lower side to the upper side along the mixed gas inlet pipe 100 and then flows from the upper side to the lower side again.

상기 촉매층(200)은 혼합가스 유입관(100)의 외측에 마련되고, 촉매층(200)과 혼합가스 유입관(100)의 내부 공간에는 후술한 열교환 유로(300)가 형성되며, 촉매층의 외부에는 촉매층의 내/외부에는 촉매층(200)을 보호 내지 감싸는 촉매층 내관(204)과 촉매층 외관(202)이 존재한다.The catalyst layer 200 is provided on the outside of the mixed gas inlet pipe 100, the heat exchange passage 300 described later is formed in the inner space of the catalyst layer 200 and the mixed gas inlet pipe 100, Inside and outside the catalyst layer, there is a catalyst layer inner tube 204 and a catalyst layer exterior 202 that protect or surround the catalyst layer 200.

상기 촉매로는 백금계 촉매, 루테늄계 촉매, CuO/CeO2와 같은 산화물계 촉매 등이 사용될 수 있으나 그 제한이 있는 것은 아니다.As the catalyst, a platinum catalyst, a ruthenium catalyst, an oxide catalyst such as CuO / CeO 2 may be used, but the present invention is not limited thereto.

또한, 촉매층(200)은 스폰지와 같은 다공성 부재에 촉매가 코팅된 형태일 수 있으며, 다공성 부재의 수많은 구멍을 통해 혼합가스가 흐르게 되고 상기 다공성 부재에 코팅된 촉매와 접촉 면적을 증가시켜 반응 효율을 향상시키도록 구성될 수 있다.
In addition, the catalyst layer 200 may be in the form of a catalyst coated on a porous member such as a sponge, the mixed gas flows through a number of holes of the porous member and increases the contact area with the catalyst coated on the porous member to increase the reaction efficiency It can be configured to improve.

혼합가스가 촉매층을 통과하면서 다음과 같은 발열반응이 일어나게 된다.As the mixed gas passes through the catalyst bed, the following exothermic reaction occurs.

[반응식 1]Scheme 1

Figure pat00001

Figure pat00001

그런데, 상기의 일산화탄소 제거 반응 이외에도 다음과 같은 부반응(물 생성 반응, 메탄화 반응)이 일어나게 되며, 아래의 부반응 모두 발열반응이다.However, in addition to the carbon monoxide removal reaction, the following side reactions (water formation reaction, methanation reaction) occur, and all of the following side reactions are exothermic.

[반응식 2]Scheme 2

Figure pat00002

Figure pat00002

[반응식 3]Scheme 3

Figure pat00003

Figure pat00003

반응식 2와 반응식 3의 부반응은 연료전지의 연료로 사용되는 H2를 소비하여 연료전지 내의 연료부족(fuel starvation) 현상을 일으켜 연료전지의 수명을 단축시키는 역할을 한다.The side reactions of Schemes 2 and 3 consume H 2 , which is used as fuel in the fuel cell, causing fuel starvation in the fuel cell, thereby shortening the life of the fuel cell.

따라서, 상기 부반응을 일으키지 않기 위해서는 발열반응에 의한 열을 제거할 수 있는 냉각원(cooling source)이 필요하며 이러한 냉각 기능을 후술한 열교환 유로, 그 중에서도 제1 열교환 유로에서 수행하게 된다.
Therefore, in order not to cause the side reaction, a cooling source capable of removing heat due to the exothermic reaction is required, and the cooling function is performed in the heat exchange flow path described below, especially the first heat exchange flow path.

열교환 유로(300)는 혼합가스 유입관(100)과 촉매층(200) 사이의 공간에 마련되며, 열교환매체가 하측으로부터 상측으로 흐르며 촉매층(200)과 열교환하는 제1 열교환 유로(300a)와 제1 열교환 유로에서 열교환한 후 상측으로부터 하측으로 흐르며 혼합가스와 열교환하는 제2열교환 유로(300b)로 이루어질 수 있다.The heat exchange passage 300 is provided in a space between the mixed gas inlet pipe 100 and the catalyst layer 200, and the first heat exchange passage 300a and the first heat exchange medium in which the heat exchange medium flows from the lower side to the upper side exchange heat with the catalyst layer 200. After the heat exchange in the heat exchange passage flows from the upper side to the lower side may be made of a second heat exchange passage (300b) for heat exchange with the mixed gas.

열교환 매체는 냉각수 등이 가능하며, 그 밖에도 열전달 효율이 좋은 물질이면 가능한 것은 물론이고 냉각수에 첨가물 등이 포함될 수 있음은 물론이다.The heat exchange medium may be a cooling water or the like, and in addition, any material having good heat transfer efficiency may be used as well as additives may be included in the cooling water.

상기 냉각수(열교환 매체)는 연료전지 시스템 상에서 스택을 식혀주기 위한 냉각 라인으로부터 분기되어 유입될 수 있으며 이 때의 온도는 50~70℃ 정도로 PROX 반응시 나오는 열을 흡수한다.The cooling water (heat exchange medium) may be branched from the cooling line for cooling the stack on the fuel cell system and the temperature at this time absorbs the heat from the PROX reaction at about 50 to 70 ° C.

열교환 매체 유입구(302)로 유입된 열교환 매체는 제1 열교환 유로(300a)의 하측으로부터 상측으로 이동하며 촉매층(200)에서 발생한 열을 흡수하게 되며 상측으로 이동할수록 열교환 매체의 온도는 점차 올라가게 된다.The heat exchange medium introduced into the heat exchange medium inlet 302 moves upward from the bottom of the first heat exchange path 300a to absorb heat generated from the catalyst layer 200, and the temperature of the heat exchange medium gradually increases as it moves upward. .

촉매층(200)의 내/외부 관(202, 204)은 열교환 매체와 촉매층(200) 간의 열전달 효율을 높이기 위해 열전달 계수가 높은 금속 재질의 파이프로 이루어질 수 있다.The inner and outer tubes 202 and 204 of the catalyst layer 200 may be formed of a metal pipe having a high heat transfer coefficient in order to increase the heat transfer efficiency between the heat exchange medium and the catalyst layer 200.

상측으로 이동한 열교환 매체는 다시 제2 열교환 유로(300b)의 상측으로부터 하측으로 이동하며 촉매층(200)에서 흡수한 열을 혼합가스 유입관(100) 내부를 흐르는 개질가스와 공기의 혼합가스에 전달해주게 된다.The heat exchange medium moved upwardly moves downward from the upper side of the second heat exchange flow path 300b and transfers the heat absorbed by the catalyst layer 200 to the mixed gas of the reformed gas and the air flowing inside the mixed gas inlet pipe 100. You will.

제1 열교환 유로(300a)와 제2 열교환 유로(300b) 사이에는 격벽(350)이 존재하며 이 격벽(350)에 의해 제1 열교환 유로(300a)와 제2 열교환 유로(300b)가 구분되게 된다.The partition wall 350 exists between the first heat exchange path 300a and the second heat exchange path 300b, and the partition 350 separates the first heat exchange path 300a and the second heat exchange path 300b. .

격벽(350)은 제1 열교환 유로(300a)를 이동하는 열교환 매체와 제2 열교환 유로(300b)를 이동하는 열교환 매체 간의 열이 이동을 방지하는 역할을 하게 되며, 이를 위해 격벽(350)은 열전달계수가 작은 물질로 이루어질 수 있으며, 금속재질의 박판에 폴리우레탄 같은 절연체를 피복 또는 코팅하여 제조될 수도 있다.The partition wall 350 serves to prevent the heat between the heat exchange medium moving through the first heat exchange path 300a and the heat exchange medium moving through the second heat exchange path 300b to prevent movement. It may be made of a material having a small coefficient, and may be manufactured by coating or coating an insulator such as polyurethane on a thin metal plate.

또한 격벽(350)은 제1 열교환 유로(300a)와 접하는 제1 외벽, 제2 열교환 유로(300b)와 접하는 제2 외벽으로 구성될 수 있으며 상기 제1 외벽과 제2 외벽 사이의 공간은 진공 상태로 형성하여 제1 열교환 유로(300a)와 제2 열교환 유로(300b) 간의 열전달이 잘 이루어지지 않도록 할 수도 있다.
In addition, the partition wall 350 may be configured of a first outer wall contacting the first heat exchange path 300a and a second outer wall contacting the second heat exchange path 300b, and the space between the first outer wall and the second outer wall is in a vacuum state. The heat exchange between the first heat exchange passage 300a and the second heat exchange passage 300b may be prevented from being formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 일산화 탄소 저감기는 서로 직경이 다른 네 개의 원통형 파이프로 구성될 수 있다.Carbon monoxide reducer according to an embodiment of the present invention may be composed of four cylindrical pipes having different diameters.

즉, 가장 안쪽의 혼합가스 유입관(100), 혼합가스 유입관(100)보다 직경이 좀 더 큰 격벽(350), 격벽(350)보다 직경이 좀 더 큰 촉매층 내관(202) 및 촉매층 외관(204) 등으로 구성될 수 있다.
That is, the innermost mixed gas inlet pipe 100, the bulkhead wall 350 having a larger diameter than the mixed gas inlet pipe 100, the catalyst layer inner tube 202 having a larger diameter than the partition wall 350, and the exterior of the catalyst layer ( 204).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 저감기의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a carbon monoxide reducer according to an embodiment of the present invention.

이하 도 2를 참조하여 설명하되 상술한 내용과 중복되는 부분의 설명을 생략하도록 한다.Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. 2, but description of parts overlapping with the above description will be omitted.

도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 저감기는 혼합가스 유입관(100) 내부의 혼합가스 유로 상에 혼합가스의 속도를 늦춰 열교환 효율을 높이기 위한 혼합가스 감속구(減速具, 110)가 마련될 수 있다.As shown in FIG. 2, the carbon monoxide reducer according to the exemplary embodiment of the present invention reduces the speed of the mixed gas on the mixed gas flow path inside the mixed gas inlet pipe 100 to increase the heat exchange efficiency. The tool 110 may be provided.

상기 혼합가스 감속구(110)는 금속재질의 망일 수도 있으며, 혼합가스 유입관(100) 내부에 형성된 나선형 유로일 수도 있으며, 그 재질 및 형태에 제한이 있는 것은 아니다.The mixed gas deceleration port 110 may be a metal mesh, or may be a spiral flow path formed inside the mixed gas inlet pipe 100, and the material and shape thereof are not limited thereto.

한편, 열교환 매체의 감속을 위한 열교환 매체 감속구(310)를 더 포함할 수 있다. 도 2에는 제1 열교환 유로(300a) 상에만 열교환 매체 감속구를 도시하였으나 제2 열교환 유로(300b)에도 열교환 매체 감속구를 포함할 수 있음은 물론이며, 제1 열교환 유로(300a) 또는 제2 열교환 유로(300b) 중 어느 한쪽에만 존재할 수도 있다.On the other hand, it may further include a heat exchange medium reduction port 310 for the deceleration of the heat exchange medium. In FIG. 2, the heat exchanging medium deceleration port is illustrated only on the first heat exchange path 300a, but the heat exchange medium deceleration port may also be included in the second heat exchange path 300b, as well as the first heat exchange medium 300a or the second heat exchange medium 300a. It may exist only in either one of the heat exchange flow paths 300b.

상기 열교환 매체 감속구(310)는 금속재질의 망일 수도 있으며, 열교환 유로(300) 내부에 형성되어 열교환 매체가 나선형 유로를 형성하도록 해주는 구조물일 수도 있으며, 그 재질 및 형태에 제한이 있는 것은 아니다.The heat exchange medium reduction port 310 may be a metal mesh, or may be a structure formed inside the heat exchange path 300 to allow the heat exchange medium to form a spiral flow path, and the material and shape thereof are not limited thereto.

한편, 혼합가스 감속구(110) 및/또는 열교환 매체 감속구(310)에서 감속의 의미는 유체의 속력을 저하시키는 경우뿐만 아니라 속력은 그대로 이나 유로를 길게 하여 단위시간당 상/하 방향의 이동거리(속도)를 감소기키는 역할을 하는 경우를 포함하는 의미이다.
Meanwhile, in the mixed gas deceleration port 110 and / or the heat exchange medium deceleration port 310, the deceleration means not only a case where the speed of the fluid is lowered, but also the speed is the same, but the length of the flow path is increased so that the movement distance in the up / down direction per unit time is increased. Decreases (speed) means including the case of playing a role.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.

100 : 혼합가스 유입관 110 : 혼합가스 감속구
200 : 촉매층 202 : 촉매층 외벽
204 : 촉매층 내벽 250, 260 : 타공판
300 : 열교환 유로 310 : 열교환 매체 감속구
350 : 격벽
100: mixed gas inlet pipe 110: mixed gas deceleration port
200: catalyst layer 202: catalyst layer outer wall
204: inner wall of the catalyst layer 250, 260: perforated plate
300: heat exchange path 310: heat exchange medium reducer
350: bulkhead

Claims (7)

하측에 개질가스와 공기의 혼합가스가 유입되는 혼합가스 유입구가 하측에 마련된 혼합가스 유입관;
상기 혼합가스 유입구로부터 유입된 혼합가스가 상측으로부터 하측으로 흐르는 유로 상에 마련되며, 상기 혼합가스 유입관의 외측에 마련된 촉매층; 및
상기 혼합가스 유입관과 촉매층 사이의 공간에 마련되며, 열교환매체가 하측으로부터 상측으로 흐르면서 상기 촉매층과 열교환하는 제1 열교환 유로와 상기 열교환매체가 제1 열교환 유로에서 열교환한 후 상측으로부터 하측으로 흐르며 상기 혼합가스와 열교환하는 제2 열교환 유로를 구분짓는 격벽
을 포함하는 일산화탄소 저감기.
A mixed gas inlet pipe having a mixed gas inlet through which a mixed gas of reformed gas and air flows into a lower side thereof;
A catalyst layer provided on the flow path in which the mixed gas introduced from the mixed gas inlet flows from the upper side to the lower side, and provided outside the mixed gas inlet pipe; And
It is provided in the space between the mixed gas inlet pipe and the catalyst layer, the heat exchange medium flows from the lower side to the upper side and the first heat exchange passage for heat exchange with the catalyst layer and the heat exchange medium exchanges in the first heat exchange passage and flows from the upper side to the lower side Bulkhead separating the second heat exchange flow path for heat exchange with the mixed gas
Carbon monoxide reducer comprising a.
제1항에 있어서,
상기 혼합가스 유입관의 상측에 혼합가스의 확산을 위한 확산판이 마련된 일산화탄소 저감기.
The method of claim 1,
Carbon monoxide reducer provided with a diffusion plate for the diffusion of the mixed gas on the upper side of the mixed gas inlet pipe.
제1항에 있어서,
상기 혼합가스 유입관 내부에는 혼합가스의 속도를 감소시키는 혼합가스 감속구가 마련된 일산화탄소 저감기.
The method of claim 1,
The carbon monoxide reducer is provided in the mixed gas inlet pipe is provided with a mixed gas deceleration port for reducing the speed of the mixed gas.
제3항에 있어서,
상기 혼합가스 감속구는 금속재질의 망인 일산화탄소 저감기.
The method of claim 3,
The mixed gas deceleration port is a carbon monoxide reducer of the metal material.
제1항에 있어서,
상기 제1 열교환 유로 또는 제2 열교환 유로 상에 열교환 매체 감속구가 마련된 일산화탄소 저감기.
The method of claim 1,
And a heat exchange medium reduction port is provided on the first heat exchange passage or the second heat exchange passage.
제5항에 있어서,
상기 열교환 매체 감속구는 금속재질의 망으로 이루어진 일산화탄소 저감기.
The method of claim 5,
The heat exchange medium deceleration port is a carbon monoxide reducer made of a metal mesh.
제1항에 있어서,
상기 격벽은 상기 제1 열교환 유로와 접하는 제1 외벽, 상기 제2 열교환 유로와 접하는 제2 외벽을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 외벽과 제2 외벽 사이의 공간은 진공 상태인 일산화탄소 저감기.
The method of claim 1,
The partition wall includes a first outer wall in contact with the first heat exchange path, a second outer wall in contact with the second heat exchange path, the space between the first outer wall and the second outer wall is a carbon monoxide reducer.
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