[go: up one dir, main page]

WO2017003089A1 - Solid oxide fuel cell system heated by external heat source - Google Patents

Solid oxide fuel cell system heated by external heat source Download PDF

Info

Publication number
WO2017003089A1
WO2017003089A1 PCT/KR2016/005014 KR2016005014W WO2017003089A1 WO 2017003089 A1 WO2017003089 A1 WO 2017003089A1 KR 2016005014 W KR2016005014 W KR 2016005014W WO 2017003089 A1 WO2017003089 A1 WO 2017003089A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stack
supplied
air
heated
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/005014
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
신석재
박세진
이용
김진형
손승길
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyungdong Navien Co Ltd
Original Assignee
Kyungdong Navien Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyungdong Navien Co Ltd filed Critical Kyungdong Navien Co Ltd
Publication of WO2017003089A1 publication Critical patent/WO2017003089A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a solid oxide fuel cell system that is heated by an external heat source, and more particularly, by rapidly heating the stack to a predetermined temperature below the operating temperature or the operating temperature of the system by heating air from the external heat source,
  • the present invention provides a solid oxide fuel cell system capable of preventing damage to a stack and deterioration of thermal efficiency due to heating of an entire high temperature box.
  • the electrical energy that we currently use is mainly obtained by thermal and nuclear power generation, and a small amount of electrical energy is obtained by hydropower and other power generation.
  • thermal power generation is to burn fossil fuels such as coal, a large amount of carbon dioxide is inevitably generated by thermal power generation, and other pollutants such as carbon monoxide, sulfur oxides, or nitrogen oxides are emitted to the atmosphere.
  • the Renewable Energy Supply Mandate which has been in force since 2012, has a high weight on the zero-book, fuel cell power generation system, which requires more than a certain amount of power generation companies to supply a certain amount of renewable energy as renewable energy.
  • the promotion of the spread is being promoted.
  • a fuel cell is a device that converts chemical energy contained in a fuel into electrical energy.
  • hydrogen in reformed gas obtained by reforming fuel such as natural gas, methanol, and gasoline and oxygen in air are stacked in the anode of a stack.
  • reaction formula and total reaction formula at each pole are as follows.
  • fuel cells ultimately use hydrogen as a fuel and are very environmentally friendly because there are no other by-products other than water.
  • the fuel cell has the advantage of a very high-efficiency power generation method because it can obtain electrical energy from chemical energy by a relatively simple energy conversion process.
  • Fuel cells include polymer electrolyte fuel cells (PEMFC), direct methanol fuel cells (DMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), solid oxide fuel cells (SOFC),
  • PEMFC polymer electrolyte fuel cells
  • DMFC direct methanol fuel cells
  • PAFC phosphoric acid fuel cells
  • MCFC molten carbonate fuel cells
  • SOFC solid oxide fuel cells
  • AFC alkali type fuel cells
  • the solid oxide fuel cell is operated at a very high temperature as described above, in particular, the hot box of the solid oxide fuel cell must be heated to a very high temperature for power generation.
  • a method of heating the entire inside of the hot box has been generally used to raise the temperature of the hot box to the operating temperature of the system.
  • the sudden temperature change may cause a temperature difference between the unit cells constituting the stack and the cell, a temperature difference between the gas inlet and the outlet of the unit cell, or a temperature difference between the anode, the electrolyte, and the air electrode constituting the unit cell.
  • cracks or delamination may occur in the stack due to the temperature difference.
  • the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention by heating the stack to a certain temperature below the operating temperature or operating temperature of the system by the heating air by an external heat source, damage to the stack by a sudden temperature change and It is to provide a solid oxide fuel cell system that can prevent the thermal efficiency is lowered by heating the entire high-temperature box.
  • a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source for solving the above problems is a high temperature box; A burner, a heat exchanger, and a stack disposed in the hot box; And an external heat source disposed outside the high temperature box, wherein the heated air by the external heat source is supplied to the burner or the heat exchanger, and the gas supplied to the stack is supplied to the heat exchanger to exchange heat with the heated air. Is heated, and the stack is heated by the heated gas.
  • the external heat source may be an electric heater.
  • Damage to the stack due to a sudden temperature change may be prevented by controlling the temperature or flow rate of the heated air.
  • the heat exchanger includes a heat exchanger reformer, and the heat exchanger reformer may be heated by the heating air.
  • the heating air is supplied to the burner, the temperature inside the burner reaches the spontaneous ignition temperature of the combustion fuel by the supply of the heating air, the burner is supplied with the combustion fuel, and the burner is the natural It can be ignited by the ignition temperature and the combustion fuel.
  • the heated air may be sequentially supplied to the burner and the heat exchanger.
  • the burner When the temperature of the stack reaches a predetermined temperature, the burner is ignited by combustion fuel and an ignition device to generate combustion gas, and the combustion gas is supplied to the heat exchanger, and the gas supplied to the stack
  • the predetermined temperature may be supplied to the heat exchanger and heated by heat exchange with the combustion gas, and the predetermined temperature may be a temperature at which the stack damage may be prevented due to a sudden temperature change under the control of the burner combustion gas.
  • the gas supplied to the stack includes fuel or steam
  • the heat exchanger includes a heat exchanger reformer
  • the heated air is supplied to the heat exchanger reformer
  • the fuel or steam is supplied to the heat exchanger reformer and heated It can be heated by heat exchange with air.
  • the gas supplied to the stack includes air
  • the heat exchanger includes an air preheater
  • the heated air is supplied to the air preheater
  • the air is supplied to the air preheater and heated by heat exchange with the heated air.
  • the solid oxide fuel cell system further includes an anode exhaust gas cooler disposed inside the hot box, the anode exhaust gas of the stack is supplied to the anode exhaust gas cooler, and the air is sequentially supplied to the anode exhaust gas cooler; It is supplied to the air preheater may be heated by heat exchange with the anode exhaust gas and the heating air.
  • the solid oxide fuel cell system heated by an external heat source by rapidly heating the stack to a certain temperature below the operating temperature or operating temperature of the system by the heating air by the external heat source, a sudden temperature change It is possible to provide a solid oxide fuel cell system capable of preventing damage to the stack and thermal degradation caused by heating of the entire high temperature box.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a heat transfer state in a high temperature box of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.
  • a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source includes a high temperature box 100, a burner 300, a heat exchanger 200, a stack 400, and an external heat source. Include.
  • the high temperature box 100 generally provides thermal insulation for maintaining an operating temperature of a component operated at a high temperature among components applied to a fuel cell system, and minimizes heat loss to improve system efficiency.
  • the burner 300, the heat exchanger 200, and the stack 400 are disposed in the high temperature box 100.
  • An external heat source is disposed outside the high temperature box 100.
  • the external heat source may heat the air to generate heated air, and unlike the combustion gas of the burner 300 to be described later, the external heat source may be a heat source capable of controlling the temperature of the heated air in a low temperature region.
  • the external heat source may be an electric heater 500.
  • the external heat source, in particular the electric heater 500 generates heating air by heating the air supplied to the external heat source, in particular the electric heater.
  • the heated air is supplied to the heat exchanger 200 or to the heat exchanger 200 via the burner 300.
  • the heated air supplied to the heat exchanger 200 is discharged to the outside of the hot box 100 after heat exchange with the gas supplied to the stack 400, that is, the stack supply gas.
  • the heating air is cooled and the stack feed gas is heated.
  • the heated stack feed gas is supplied to the stack 400, and the stack 400 is heated by the heated stack feed gas.
  • the temperature of the stack 400 may increase to a temperature required for the operation of the solid oxide fuel cell system.
  • the gas may be used for power generation of the stack 400.
  • the stack feed gas or heated stack feed gas may be fuel, air or water vapor.
  • the temperature or flow rate of the heating air may also be controlled by the control of the external heat source, in particular, the electric heater 500.
  • the temperature of the heated air can be from a relatively low temperature to a very high temperature.
  • the temperature of the stack feed gas may also be adjusted according to the temperature of the heated air. That is, the temperature of the stack feed gas may also be from a relatively low temperature to a very high temperature.
  • the gas supplied to the stack 400 as a high temperature combustion gas by the burner 300 When the stack 400 is heated to heat the stack 400, the stack 400 may be damaged by a sudden temperature change. That is, due to the sudden temperature change, the temperature difference between the unit cell and the unit cell constituting the stack 400, the temperature difference between the gas inlet and the outlet of the unit cell, or between the fuel electrode, the electrolyte, and the air electrode constituting the unit cell. A temperature difference may be caused, and cracks or layer separation may occur in the stack 400 by the temperature difference.
  • a local high temperature due to a sudden temperature change not only oxidizes the stack 400, but the oxidation may be accompanied by volume expansion, causing cracks in the stack 400.
  • the damage of the stack 400 is due to the fact that the combustion gas of the burner 300 is very hot and the temperature control of the combustion gas in the low temperature region is very limited. That is, the burner 300 generates a high temperature combustion gas by combustion, and the generated combustion gas cannot exist below a predetermined temperature, and thus the temperature control of the combustion gas is limited.
  • the stack 400 is heated by an external heat source, in particular an electric heater 500 capable of generating high temperature air from a low temperature, damage of the stack 400 may be prevented. Can be.
  • the heated air may be supplied to the heat exchanger 200 via the burner 300.
  • the temperature inside the burner 300 also increases. As the temperature rises, the temperature inside the burner 300 may reach a spontaneous ignition temperature of the combustion fuel of the burner 300.
  • the spontaneous ignition temperature means the lowest temperature that ignites spontaneously when heated in air or oxygen stream without igniting the combustible material. Therefore, in the present specification, the spontaneous ignition temperature or spontaneous ignition temperature of the fuel for combustion supplied to the burner 300 is defined as meaning the lowest temperature that ignites naturally by the heating air without igniting the fuel for combustion. Can be.
  • combustion fuel may be supplied to the burner.
  • the combustion fuel since the temperature inside the burner 300 reaches a temperature at which the combustion fuel can spontaneously ignite, the combustion fuel may spontaneously ignite without a separate ignition device.
  • the heat of the combustion gas by spontaneous ignition may be supplied to the stack 400 along the same path as that of the heating air, and the operating temperature of the system according to the present invention is controlled by the combustion gas.
  • the temperature of the stack 400 may be maintained until it is raised or reached the operating temperature.
  • the stack 400 Since the combustion gas of the burner 300 is supplied to the stack 400 after the stack 400 is sufficiently heated by the external heat source, in particular, the heating air of the electric heater 500, the stack 400 is It may not be damaged by the sudden temperature change.
  • the supply of heating air by the external heat source, in particular the electric heater 500 may be stopped, and the stack 400 may be stopped by the combustion gas. ) May be heated or the temperature of stack 400 may be maintained.
  • the solid oxide fuel cell in one embodiment of the present invention may not include a separate ignition device for igniting the combustion fuel.
  • the solid oxide fuel cell system can be further simplified.
  • the burner 300 when the temperature of the stack 400 reaches a predetermined temperature, the burner 300 is ignited by an ignition device, and the combustion gas of the burner 300 is ignited.
  • the stack 400 may be heated or the temperature of the stack 400 may be maintained, which will be described below.
  • the stack 400 may be heated by the supply of the heating air, and the temperature of the stack 400 may reach a predetermined temperature.
  • the predetermined temperature may be defined as a temperature at which the stack 400 may be prevented from being damaged due to a sudden temperature change by controlling the combustion gas of the burner 300.
  • the control of the combustion gas may be control such as temperature or flow rate of the combustion gas.
  • the temperature inside the burner 300 is spontaneously ignited when the temperature of the stack 400 reaches the predetermined temperature. It may be different or earlier than the point in time at which the temperature is reached.
  • the burner 300 may be supplied with fuel for combustion.
  • the burner 300 When combustion fuel is supplied, the burner 300 may be ignited by the combustion fuel and a separate ignition device (not shown) to generate combustion gas.
  • the combustion gas heat may be supplied to the stack 400 along the same path as the heat of the heated air, wherein the temperature of the stack 400 is raised to the operating temperature of the system according to the present invention or reaches the operating temperature. The temperature of the stack 400 may be maintained.
  • the supply of heating air by the external heat source, in particular the electric heater 500 may be stopped. Therefore, the generation of the heating air by the external heat source, in particular the electric heater 500 can be minimized to reduce the power consumption.
  • FIG. 2 is a view showing a heat transfer state in a high temperature box of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger 200 may include a heat exchange reformer 210 or an air preheater 220.
  • the gas supplied to the stack 400 may be fuel, air, or water vapor.
  • the gas supplied to the stack 400 by the heating air of the external heat source in particular, the electric heater 500, that is, the heating of the stack supply gas according to an embodiment of the present invention will be described.
  • the external heat source in particular the electric heater 500, generates heating air by heating the air supplied to the external heat source, in particular the electric heater 500.
  • the heating air may be supplied to the burner 300 or the first combustion gas pipe cp1 along the heating air pipe hap1.
  • the heated air may be supplied to the heat exchange reformer 210 along the first combustion gas pipe cp1.
  • the heated air supplied to the heat exchange reformer 210 is in the state of the highest temperature in the high temperature box 100.
  • the heating air supplied to the heat exchange reformer 210 heats the heat exchange reformer 210.
  • the reformer is a device for reforming the fuel supplied to the stack with hydrogen (H 2 ) and supplying it to the stack because the reformer needs to have a high temperature equal to or higher than a predetermined temperature. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the heat exchange reformer 210 may be heated to a predetermined temperature or more by the heating air.
  • the heated air is heat exchanged with fuel or steam supplied to the stack 400, that is, stack feed fuel or stack feed steam.
  • fuel or steam supplied to the stack 400 that is, stack feed fuel or stack feed steam.
  • the stack feed fuel or stack feed steam is heated and the temperature of the heated air is lowered.
  • the heated air exchanged by the heat exchange reformer 210 may be supplied to the air preheater 220 along the second combustion gas pipe cp2.
  • the heated air supplied to the air preheater 220 exchanges heat with the air supplied to the stack 400, that is, the stack supply air.
  • the stack supply air is heated and the temperature of the heated air is lowered.
  • the heated air exchanged by the air preheater 220 may be discharged to the outside of the hot box 100 along the third combustion gas pipe cp3.
  • the heating air of the external heat source in particular the electric heater 500 may be sequentially supplied to the heat exchange type reformer 210 and the air preheater 220.
  • the heat exchange reformer 210 By the supply of the heated air, the heat exchange reformer 210 is heated, and the stack feed fuel, the stack supply air, or the stack supply steam is heated in the heat exchange reformer 210 or the air preheater 220. . The temperature of the heating air is gradually lowered through the heat exchange type reformer 210 and the air preheater 220.
  • the stack 400 may be heated by fuel or steam supplied to the stack 400 heat exchanged with the heated air, that is, stack feed fuel or stack feed steam.
  • the fuel may be various fuels of hydrogen or hydrocarbon series such as natural gas (NG), liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG) or diesel.
  • the stack supply fuel supplied into the high temperature box 100 may include steam, that is, stack supply steam by a separate supply device (not shown), and the stack supply steam may be in a state of water.
  • the stack feed fuel supplied into the hot box 100 may be supplied to the heat exchange reformer 210 along the first fuel / steam pipe fsp1.
  • the stack feed fuel supplied to the heat exchange reformer 210 is heated by heat exchange with the heating air of the electric heater 500 in the heat exchange reformer 210.
  • the stack supply steam When the stack supply steam is in the state of water, the water may phase change into water vapor by the heating.
  • the heated fuel may be supplied to the anode 411 of the stack 400 along the second fuel / steam pipe fsp2.
  • the stack 400 in particular the anode 411 of the stack 400 may be heated by the supply of the heated stack feed fuel.
  • the stack feed fuel may be used to burn the burner 300 by moving the fuel electrode 411 to the burner 300 along the first and second anode discharge gas pipes aop1 and aop2. .
  • the stack feed fuel supplied to the heat exchange reformer 210 is reformed into hydrogen gas by the heat exchange reformer 210, the hydrogen gas is It exists in the state of high temperature.
  • the hydrogen gas may be supplied to the anode 411 of the stack 400 along the second fuel / steam pipe fsp2.
  • the stack 400 By supplying the hydrogen gas, the stack 400, in particular, the anode 411 of the stack 400 may maintain an operating temperature of the system according to the present invention.
  • the hydrogen gas is also used for power generation in the stack 400.
  • the stack 400 is generally composed of a plurality of single cells connected in series or in parallel, and the unit cells are porous anodes 411 and cathodes 413 and a dense structure of electrolytes disposed therebetween ( 412).
  • Hydrogen (H 2 ) included in the hydrogen gas supplied to the fuel electrode 411 of the stack 400 is separated from oxygen ions (O 2- ) conducted through the electrolyte 412, which is an ion conductor, from the cathode 413.
  • O 2- oxygen ions
  • the reaction electrons, water (H 2 O), and heat are emitted, and the electrons perform electrical work in the process of moving to the anode through an external circuit (not shown). Since the reaction is exothermic to release heat, the stack 400, in particular, the anode 411 of the stack 400 may more easily maintain the operating temperature.
  • the gas discharged from the anode 411 that is, the anode discharge gas is supplied to the burner 300 along the first and second anode discharge gas pipes aop1 and aop2 to burn the burner 300. It can be used as fuel.
  • the reaction is an exothermic reaction that releases heat
  • the anode exhaust gas is discharged at a somewhat higher temperature than the hydrogen gas supplied to the anode 411.
  • the anode exhaust gas contains a large amount of water vapor.
  • the large amount of water vapor may not be suitable for the anode discharge gas to be used as fuel of the burner 300.
  • the reason is that the temperature increase due to the combustion of the burner 300 may be limited by the steam, and in particular, when the burner 300 is a catalytic burner, the steam may seriously damage the catalyst. .
  • the anode exhaust gas as fuel for combustion of the burner 300.
  • the steam may be removed by various methods, but in view of the use of heat by heat recovery, the steam is preferably condensed and removed by lowering the temperature of the anode exhaust gas.
  • the solid oxide fuel cell system may further include an anode exhaust gas cooler 240 disposed inside the hot box.
  • the anode exhaust gas cooler 240 transfers the heat of the stack supply fuel or the anode exhaust gas discharged from the stack 400 to the stack supply air supplied to the high temperature box 100.
  • the stack feed fuel or the anode exhaust gas discharged from the stack 400 may be connected to the anode exhaust gas cooler 240 along a first anode exhaust gas pipe aop1. Can be supplied.
  • the stack supply fuel or the anode exhaust gas supplied to the anode exhaust gas cooler 240 may be lowered in temperature by heat exchange with the stack supply air supplied to the hot box 100 along the first air pipe ap1. have.
  • the cooler stack feed fuel or the anode discharge gas may pass through a heat exchanger (not shown) disposed outside the hot box 100 while moving to the burner 310 along the second anode discharge gas pipe aop2. have.
  • the stack feed fuel or the anode discharge gas may be further cooled by the heat exchanger (not shown) disposed outside the high temperature box 100, and may be recovered from the stack 400 recovered by the heat exchanger (not shown).
  • the stack feed fuel discharged or the anode discharge gas, in particular, the heat of the anode discharge gas may be used for heating or hot water supply.
  • a condenser (not shown) may be disposed in the second anode discharge gas pipe aop2 passing through the outside of the high temperature box 100, and the water condensed by the temperature decrease is discharged from the anode discharge gas in the condenser (not shown). Can be separated and discharged from. As a result, a large amount of water vapor contained in the anode discharge gas may be removed, and the anode discharge gas may be used as a fuel for combustion of the burner 310 more effectively.
  • the stack 400 may be heated by the heating gas and the stack supply air.
  • the stack supply air may be supplied to the stack 400 along air pipes ap1, ap2, and ap3.
  • the heat exchanger 200 may include an air preheater 220.
  • the stack supply air may be supplied to the air preheater 220 along the first and second air pipes ap1 and ap2.
  • the stack supply air supplied to the air preheater 220 may be heated by heat exchange with heating air.
  • the solid oxide fuel cell system may further include an anode exhaust gas cooler 240 as described above.
  • the stack supply air may be supplied to the anode exhaust gas cooler 240 along the first air pipe ap1.
  • the stack supply air supplied to the anode exhaust gas cooler 240 may be heated by heat exchange with the stack supply air discharged from the stack 400 or the anode exhaust gas.
  • the stack supply air heat exchanged with the stack supply air or the anode discharge gas may be supplied to the air preheater 220 along a second air pipe ap2, and as described above, in the air preheater 220. It can be further heated by heat exchange with the heated air.
  • the heating in the anode exhaust gas cooler 240 may be auxiliary to the heating in the air preheater 220.
  • the temperature of the heating gas in the air preheater 220 may be higher than the temperature of the stack supply air or the anode exhaust gas in the anode exhaust gas cooler 240. Therefore, it may be preferable that the stack supply air passes through the anode exhaust gas cooler 240 and the air preheater 220 sequentially.
  • the air heated in the air preheater 220 or the anode exhaust gas cooler 240 and the air preheater 220 may be supplied to the cathode 413 of the stack 400 along a third air pipe ap3. Can be.
  • the stack 400, in particular, the cathode 413 of the stack 400 may be heated.
  • the stack supply air may be used to burn the burner 300 by heating the cathode 411 and then moving to the burner 300 along the cathode exhaust gas pipe cop1.
  • the stack supply air supplied to the cathode 413 of the stack 400 may be applied to the stack 400, in particular the It is used to maintain the operating temperature of the cathode 413 of the stack 400 and to generate electricity in the stack 400.
  • oxygen included in the stack supply air supplied to the cathode 413 is formed by oxygen ions (O 2 ⁇ ) by an electrochemical reaction between the cathode 413 and the anode 411. Is reduced to The oxygen ions (O 2- ) are conducted to the anode 411 through the electrolyte 412, which is an ion conductor, and the conducted oxygen ions (O 2- ) are hydrogen (H 2 ) of the anode 411. By reacting with the power generation is achieved.
  • Air used for maintaining the operating temperature of the cathode 413 or generating power in the stack 400 may be supplied to the burner 300 along the cathode exhaust gas pipe cop1 to be used for combustion of the burner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)

Abstract

The present invention relates to a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source. The present invention can provide a solid oxide fuel cell system which can prevent damage of a stack caused by a rapid temperature change and thermal efficiency degradation caused by heating of an entire high-temperature box, by heating the stack to the operation temperature of the system or a certain temperature no greater than the operation temperature of the system by means of heated air heated by an external heat source.

Description

외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템Solid oxide fuel cell system heated by external heat source

본 발명은 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부열원에 의한 가열공기에 의하여 스택을 시스템의 작동온도 또는 작동온도 이하의 일정 온도까지 가열함으로써, 급격한 온도 변화에 의한 스택의 손상 및 고온박스 전체의 가열에 의한 열효율 저하를 방지할 수 있는 고체산화물 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell system that is heated by an external heat source, and more particularly, by rapidly heating the stack to a predetermined temperature below the operating temperature or the operating temperature of the system by heating air from the external heat source, The present invention provides a solid oxide fuel cell system capable of preventing damage to a stack and deterioration of thermal efficiency due to heating of an entire high temperature box.

우리가 현재 사용하고 있는 전기에너지는 주로 화력발전 및 원자력 발전에 의하고 얻어지고 있으며, 그 외에 소량의 전기에너지가 수력 및 기타 발전에 의하여 얻어지고 있다.The electrical energy that we currently use is mainly obtained by thermal and nuclear power generation, and a small amount of electrical energy is obtained by hydropower and other power generation.

화력발전은 석탄 등의 화석 연료를 연소시키는 것이므로, 화력발전에 의하는 경우 다량의 이산화탄소가 필연적으로 발생되고, 그 외에 일산화탄소, 황산화물 또는 질소산화물 등의 공해물질이 대기 중에 배출되게 된다.Since thermal power generation is to burn fossil fuels such as coal, a large amount of carbon dioxide is inevitably generated by thermal power generation, and other pollutants such as carbon monoxide, sulfur oxides, or nitrogen oxides are emitted to the atmosphere.

또한, 원자력의 발전의 경우에도 원자력 사용 후에 생성되는 방사능 폐기물을 안전하게 저장 또는 처리하여야 하고, 이를 위하여 많은 비용과 수고를 들여야 하므로, 환경오염 측면에서 화력발전의 경우와 크게 다르지 않는 상황이다.In addition, even in the case of power generation of nuclear power, radioactive waste generated after the use of nuclear power must be safely stored or disposed of, and for this, a lot of cost and labor are required, and thus it is a situation not significantly different from the case of thermal power generation in terms of environmental pollution.

이러한 상황에서, 환경오염 또는 지구 온난화 등의 문제를 해결하기 위하여 다양한 신재생에너지(Renewable Energy)를 활용한 CO2 절감 및 에너지 효율향상 기술 개발을 통한 환경 보호가 범국가적으로 추진되고 있는 실정이다. Under these circumstances, environmental protection is being pursued nationwide by developing CO 2 reduction and energy efficiency improvement technology utilizing various renewable energy to solve problems such as environmental pollution or global warming.

특히, 2012년부터 시행된 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)는 일정규모 이상의 발전사업자에게 총 발전량 중 일정량 이상을 신재생에너지 전력으로 공급하도록 의무화하는 제로도서, 연료전지 발전 시스템에 높은 가중치를 주어 보급의 활성화가 추진되고 있다.In particular, the Renewable Energy Supply Mandate (RPS), which has been in force since 2012, has a high weight on the zero-book, fuel cell power generation system, which requires more than a certain amount of power generation companies to supply a certain amount of renewable energy as renewable energy. The promotion of the spread is being promoted.

연료전지란 연료가 가지고 있는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 일반적으로 천연가스, 메탄올, 가솔린 등의 연료를 개질하여 얻은 개질가스 중의 수소와 공기 중의 산소를 스택(stack)의 연료극(anode)과 공기극(cathode)에서 전기화학 반응시켜 전기를 생산하는 발전시스템을 말한다.A fuel cell is a device that converts chemical energy contained in a fuel into electrical energy. Generally, hydrogen in reformed gas obtained by reforming fuel such as natural gas, methanol, and gasoline and oxygen in air are stacked in the anode of a stack. ) It is a power generation system that produces electricity by electrochemical reaction at the cathode and cathode.

이 때 각 극에서의 반응식과 총 반응식은 다음과 같다.At this time, the reaction formula and total reaction formula at each pole are as follows.

연료극(anode) : 2H2 + 2O2- → 2H2O + 4e- A fuel electrode (anode): 2H 2 + 2O 2- → 2H 2 O + 4e -

공기극(cathode) : O2 + 4e- → 2O2- An air electrode (cathode): O 2 + 4e - → 2O 2-

총 반응식 : 2H2 + O2 → 2H2OTotal reaction formula: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O

즉, 궁극적으로 연료전지는 수소를 연료로 사용하며 물 외의 다른 부산물이 없으므로 매우 친환경적이라는 장점이 있다.In other words, fuel cells ultimately use hydrogen as a fuel and are very environmentally friendly because there are no other by-products other than water.

또한, 연료전지는 비교적 단순한 에너지 변환과정에 의하여 화학에너지로부터 전기에너지를 얻을 수 있으므로 매우 고효율적인 발전방법이라는 장점을 가진다.In addition, the fuel cell has the advantage of a very high-efficiency power generation method because it can obtain electrical energy from chemical energy by a relatively simple energy conversion process.

연료전지에는 전해질 및 전극의 종류에 따라 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 알칼리형 연료전지(AFC) 등이 있으며, 최근에는 상대적으로 개질기 부분이 단순화될 수 있고, 일산화탄소에 대한 피독 등의 문제가 없어 다양한 연료가 사용되어질 수 있으며, 고온에서 운전되기 때문에 고가의 촉매 의존도가 다른 연료전지에 비하여 낮은 고체산화물 연료전지가 주목 받고 있다.Fuel cells include polymer electrolyte fuel cells (PEMFC), direct methanol fuel cells (DMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), solid oxide fuel cells (SOFC), There are alkali type fuel cells (AFC), and in recent years, the reformer portion can be simplified relatively, and various fuels can be used because there is no problem such as poisoning against carbon monoxide, and the high dependence of expensive catalysts because it is operated at high temperature Compared to other fuel cells, low solid oxide fuel cells are attracting attention.

한편, 고체산화물 연료전지의 경우 상기한 바와 같이 매우 고온에서 운전되며, 특히 고체산화물 연료전지의 고온박스(hot box)는 발전을 위하여 매우 높은 온도로 가열되어야 한다.On the other hand, the solid oxide fuel cell is operated at a very high temperature as described above, in particular, the hot box of the solid oxide fuel cell must be heated to a very high temperature for power generation.

이에, 종래에는 고온박스의 온도를 시스템의 작동온도까지 상승시키기 위하여 고온박스 내부 전체를 가열하는 방법이 일반적으로 사용되어 왔다.Thus, in the related art, a method of heating the entire inside of the hot box has been generally used to raise the temperature of the hot box to the operating temperature of the system.

그러나, 고온박스 내부 전체를 가열하는 경우, 고온을 필요로 하지 않는 고온박스 내부의 빈 공간까지도 가열하여야 하므로, 가열 시 많은 열이 필요할 뿐만 아니라, 가열 시 고온박스의 온도 상승 속도가 느리며, 그 결과 시스템 전체의 효율이 떨어지는 문제가 있었다.However, when heating the entire inside of the high temperature box, it is required to heat even the empty space inside the high temperature box that does not require high temperature, not only requires a lot of heat when heating, but also slows the temperature rise rate of the high temperature box during heating. There was a problem that the efficiency of the entire system was reduced.

또한, 고온박스의 온도를 시스템의 작동온도까지 상승시키기 위하여, 버너의 연소가스에 의하여 직접 또는 열매체를 통하여 간접적으로 고온박스 내부의 스택을 집중 가열시키는 방법이 있을 수 있는데, 이러한 경우 급격한 온도 변화에 의하여 상기 스택이 손상될 수 있는 문제가 있을 수 있다.In addition, in order to raise the temperature of the hot box to the operating temperature of the system, there may be a method of intensively heating the stack inside the hot box by the combustion gas of the burner directly or indirectly through the heat medium. There may be a problem that the stack may be damaged.

즉, 상기 급격한 온도 변화에 의하여, 스택을 구성하는 단전지와 단전지 사이의 온도차, 단전지의 가스 입구와 출구 사이의 온도차, 또는 단전지를 구성하는 연료극, 전해질 및 공기극 사이의 온도차 등이 유발될 수 있으며, 이러한 온도차에 의하여 스택에 균열 또는 층분리 등이 발생될 수 있다.That is, the sudden temperature change may cause a temperature difference between the unit cells constituting the stack and the cell, a temperature difference between the gas inlet and the outlet of the unit cell, or a temperature difference between the anode, the electrolyte, and the air electrode constituting the unit cell. In this case, cracks or delamination may occur in the stack due to the temperature difference.

또한, 급격한 온도 변화에 의한 국부적인 고온은 스택을 산화시킬 뿐만 아니라, 이러한 산화는 부피 팽창을 동반하여 스택에 균열이 발생될 수 있다.In addition, localized high temperatures due to abrupt temperature changes not only oxidize the stack, but such oxidation may involve volume expansion and cracks may occur in the stack.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 외부열원에 의한 가열공기에 의하여 스택을 시스템의 작동온도 또는 작동온도 이하의 일정 온도까지 가열함으로써, 급격한 온도 변화에 의한 스택의 손상 및 고온박스 전체의 가열에 의한 열효율 저하를 방지할 수 있는 고체산화물 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention by heating the stack to a certain temperature below the operating temperature or operating temperature of the system by the heating air by an external heat source, damage to the stack by a sudden temperature change and It is to provide a solid oxide fuel cell system that can prevent the thermal efficiency is lowered by heating the entire high-temperature box.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템은 고온박스; 상기 고온박스 내부에 배치되는 버너, 열교환기 및 스택; 및 상기 고온박스 외부에 배치되는 외부열원;을 포함하고, 상기 외부열원에 의한 가열공기는 상기 버너 또는 열교환기에 공급되며, 상기 스택에 공급되는 가스는 상기 열교환기에 공급되어 상기 가열공기와 열 교환에 의하여 가열되고, 상기 스택은 상기 가열된 가스에 의하여 가열되는 것을 특징으로 한다.A solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a high temperature box; A burner, a heat exchanger, and a stack disposed in the hot box; And an external heat source disposed outside the high temperature box, wherein the heated air by the external heat source is supplied to the burner or the heat exchanger, and the gas supplied to the stack is supplied to the heat exchanger to exchange heat with the heated air. Is heated, and the stack is heated by the heated gas.

상기 외부열원은 전기히터일 수 있다.The external heat source may be an electric heater.

상기 가열공기의 온도 또는 유량의 제어에 의하여 급격한 온도 변화에 의한 상기 스택의 손상이 방지될 수 있다.Damage to the stack due to a sudden temperature change may be prevented by controlling the temperature or flow rate of the heated air.

상기 열교환기는 열교환형 개질기를 포함하며, 상기 열교환형 개질기는 상기 가열공기에 의하여 가열될 수 있다.The heat exchanger includes a heat exchanger reformer, and the heat exchanger reformer may be heated by the heating air.

상기 가열공기는 상기 버너에 공급되며, 상기 버너 내부의 온도는 상기 가열공기의 공급에 의하여 연소용 연료의 자연발화온도에 도달하고, 상기 버너에는 상기 연소용 연료가 공급되며, 상기 버너는 상기 자연발화온도 및 상기 연소용 연료에 의하여 점화될 수 있다.The heating air is supplied to the burner, the temperature inside the burner reaches the spontaneous ignition temperature of the combustion fuel by the supply of the heating air, the burner is supplied with the combustion fuel, and the burner is the natural It can be ignited by the ignition temperature and the combustion fuel.

상기 가열공기는 순차적으로 상기 버너 및 상기 열교환기에 공급될 수 있다.The heated air may be sequentially supplied to the burner and the heat exchanger.

상기 스택의 온도가 소정의 온도에 도달한 경우에, 상기 버너는 연소용 연료 및 점화장치에 의하여 점화되어 연소가스를 발생시키고, 상기 연소가스는 상기 열교환기에 공급되며, 상기 스택에 공급되는 가스는 상기 열교환기에 공급되어 상기 연소가스와 열 교환에 의하여 가열되고, 상기 소정의 온도는 상기 버너 연소가스의 제어에 의하여 급격한 온도 변화에 따른 상기 스택 손상의 방지가 가능한 온도일 수 있다.When the temperature of the stack reaches a predetermined temperature, the burner is ignited by combustion fuel and an ignition device to generate combustion gas, and the combustion gas is supplied to the heat exchanger, and the gas supplied to the stack The predetermined temperature may be supplied to the heat exchanger and heated by heat exchange with the combustion gas, and the predetermined temperature may be a temperature at which the stack damage may be prevented due to a sudden temperature change under the control of the burner combustion gas.

상기 스택에 공급되는 가스는 연료 또는 수증기를 포함하고, 상기 열교환기는 열교환형 개질기를 포함하며, 상기 가열공기는 상기 열교환형 개질기에 공급되며, 상기 연료 또는 수증기는 상기 열교환형 개질기에 공급되어 상기 가열공기와 열 교환에 의하여 가열될 수 있다.The gas supplied to the stack includes fuel or steam, the heat exchanger includes a heat exchanger reformer, the heated air is supplied to the heat exchanger reformer, and the fuel or steam is supplied to the heat exchanger reformer and heated It can be heated by heat exchange with air.

상기 스택에 공급되는 가스는 공기를 포함하고, 상기 열교환기는 공기 예열기를 포함하며, 상기 가열공기는 상기 공기 예열기에 공급되고, 상기 공기는 상기 공기 예열기에 공급되어 상기 가열공기와 열 교환에 의하여 가열될 수 있다.The gas supplied to the stack includes air, the heat exchanger includes an air preheater, the heated air is supplied to the air preheater, and the air is supplied to the air preheater and heated by heat exchange with the heated air. Can be.

상기 고체산화물 연료전지 시스템은 상기 고온박스 내부에 배치되는 연료극 배출가스 냉각기를 더 포함하고, 상기 스택의 연료극 배출가스는 상기 연료극 배출가스 냉각기에 공급되며, 상기 공기는 순차적으로 상기 연료극 배출가스 냉각기 및 상기 공기 예열기에 공급되어 상기 연료극 배출가스 및 상기 가열공기와 열교환에 의하여 가열될 수 있다.The solid oxide fuel cell system further includes an anode exhaust gas cooler disposed inside the hot box, the anode exhaust gas of the stack is supplied to the anode exhaust gas cooler, and the air is sequentially supplied to the anode exhaust gas cooler; It is supplied to the air preheater may be heated by heat exchange with the anode exhaust gas and the heating air.

본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템에 의하면, 외부열원에 의한 가열공기에 의하여 스택을 시스템의 작동온도 또는 작동온도 이하의 일정 온도까지 가열함으로써, 급격한 온도 변화에 의한 스택의 손상 및 고온박스 전체의 가열에 의한 열효율 저하를 방지할 수 있는 고체산화물 연료전지 시스템을 제공할 수 있다.According to the solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention, by rapidly heating the stack to a certain temperature below the operating temperature or operating temperature of the system by the heating air by the external heat source, a sudden temperature change It is possible to provide a solid oxide fuel cell system capable of preventing damage to the stack and thermal degradation caused by heating of the entire high temperature box.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템의 고온박스 내에서의 열 전달 상태를 보인 도면이다.2 is a view showing a heat transfer state in a high temperature box of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.To help understand the features of the present invention as described above, a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.Hereinafter, the described embodiments will be described on the basis of the most suitable embodiments for understanding the technical features of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited by the described embodiments. It is to be exemplified that the present invention can be implemented as in the following embodiments. Accordingly, the present invention may be modified in various ways within the technical scope of the present invention through the embodiments described below, and such modified embodiments fall within the technical scope of the present invention. And, in order to help the understanding of the embodiments described below, in the reference numerals described in the accompanying drawings, among the components that will have the same function in each embodiment, the related components are denoted by the same or extension numbers.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.

도 1 을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템은 고온박스(100), 버너(300), 열교환기(200), 스택(400) 및 외부열원을 포함한다.Referring to FIG. 1, a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention includes a high temperature box 100, a burner 300, a heat exchanger 200, a stack 400, and an external heat source. Include.

상기 고온박스(100)는 일반적으로 연료전지 시스템에 적용되는 부품 중 고온에서 운전되는 부품의 작동 온도 유지를 위한 단열을 제공하고, 열 손실을 최소화하여 시스템 효율을 향상시킨다. 상기 고온 박스(100) 내부에는 버너(300), 열교환기(200) 및 스택(400)이 배치된다. 상기 고온박스(100) 외부에는 외부열원이 배치된다.The high temperature box 100 generally provides thermal insulation for maintaining an operating temperature of a component operated at a high temperature among components applied to a fuel cell system, and minimizes heat loss to improve system efficiency. The burner 300, the heat exchanger 200, and the stack 400 are disposed in the high temperature box 100. An external heat source is disposed outside the high temperature box 100.

상기 외부열원은 공기를 가열하여 가열공기를 발생시키고, 이후 설명할 상기 버너(300)의 연소가스와 달리 저온 영역에서 상기 가열공기의 온도 제어가 가능한 열원일 수 있다. 상기 외부열원은 전기히터(500)일 수 있다. 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)는 상기 외부열원, 특히 전기히터로 공급되는 공기를 가열하여 가열공기를 발생시킨다. 상기 가열공기는 상기 열교환기(200)에 공급되거나, 상기 버너(300)를 거쳐 상기 열교환기(200)에 공급된다.The external heat source may heat the air to generate heated air, and unlike the combustion gas of the burner 300 to be described later, the external heat source may be a heat source capable of controlling the temperature of the heated air in a low temperature region. The external heat source may be an electric heater 500. The external heat source, in particular the electric heater 500 generates heating air by heating the air supplied to the external heat source, in particular the electric heater. The heated air is supplied to the heat exchanger 200 or to the heat exchanger 200 via the burner 300.

상기 열교환기(200)에 공급된 가열공기는 상기 스택(400)에 공급되는 가스, 즉 스택 공급가스와 열 교환한 후 상기 고온박스(100) 외부로 배출된다. 상기 열 교환에 의하여, 상기 가열공기는 냉각되고, 상기 스택 공급가스는 가열된다.The heated air supplied to the heat exchanger 200 is discharged to the outside of the hot box 100 after heat exchange with the gas supplied to the stack 400, that is, the stack supply gas. By the heat exchange, the heating air is cooled and the stack feed gas is heated.

상기 가열된 스택 공급가스는 스택(400)에 공급되며, 상기 스택(400)은 상기 가열된 스택 공급가스에 의하여 가열된다. 상기 가열에 의하여 상기 스택(400)의 온도는 고체산화물 연료전지 시스템의 작동에 필요한 온도까지 상승할 수 있다. 상기 작동에 필요한 온도까지 상승하게 되면, 상기 가스는 상기 스택(400)의 발전에 이용될 수 있다. 상기 스택 공급가스 또는 가열된 스택 공급가스는 연료, 공기 또는 수증기일 수 있다.The heated stack feed gas is supplied to the stack 400, and the stack 400 is heated by the heated stack feed gas. By the heating, the temperature of the stack 400 may increase to a temperature required for the operation of the solid oxide fuel cell system. When the temperature is increased to the temperature required for the operation, the gas may be used for power generation of the stack 400. The stack feed gas or heated stack feed gas may be fuel, air or water vapor.

상기 가열공기는 외부열원, 특히 전기히터(500)에 의하여 발생하는 것이므로, 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)의 제어에 의하여 상기 가열공기의 온도 또는 유량 또한 제어될 수 있다. 따라서, 상기 가열공기의 온도는 비교적 저온에서부터 매우 고온의 온도일 수 있다.Since the heating air is generated by an external heat source, in particular, the electric heater 500, the temperature or flow rate of the heating air may also be controlled by the control of the external heat source, in particular, the electric heater 500. Thus, the temperature of the heated air can be from a relatively low temperature to a very high temperature.

상기 가열공기의 온도에 따라 상기 스택 공급가스의 온도도 조절될 수 있다. 즉, 상기 스택 공급가스의 온도도 비교적 저온에서부터 매우 고온의 온도일 수 있다.The temperature of the stack feed gas may also be adjusted according to the temperature of the heated air. That is, the temperature of the stack feed gas may also be from a relatively low temperature to a very high temperature.

한편, 상기 스택(400)의 온도를 상온에서 고체산화물 연료전지 시스템의 작동에 필요한 온도까지 상승시키는 경우에 있어서, 상기 버너(300)에 의한 고온의 연소가스로 상기 스택(400)에 공급되는 가스를 가열하여 상기 스택(400)을 가열시키는 경우에는 급격한 온도 변화에 의하여 상기 스택(400)이 손상될 수 있다. 즉, 상기 급격한 온도 변화에 의하여, 상기 스택(400)을 구성하는 단전지와 단전지 사이의 온도차, 단전지의 가스 입구와 출구 사이의 온도차, 또는 상기 단전지를 구성하는 연료극, 전해질 및 공기극 사이의 온도차 등이 유발될 수 있으며, 상기 온도차에 의하여 스택(400)에 균열 또는 층분리 등이 발생될 수 있다.On the other hand, when the temperature of the stack 400 is raised from room temperature to a temperature required for the operation of the solid oxide fuel cell system, the gas supplied to the stack 400 as a high temperature combustion gas by the burner 300 When the stack 400 is heated to heat the stack 400, the stack 400 may be damaged by a sudden temperature change. That is, due to the sudden temperature change, the temperature difference between the unit cell and the unit cell constituting the stack 400, the temperature difference between the gas inlet and the outlet of the unit cell, or between the fuel electrode, the electrolyte, and the air electrode constituting the unit cell. A temperature difference may be caused, and cracks or layer separation may occur in the stack 400 by the temperature difference.

또한, 급격한 온도 변화에 의한 국부적인 고온은 상기 스택(400)을 산화시킬 뿐만 아니라, 상기 산화는 부피 팽창을 동반하여 상기 스택(400)에 균열이 발생될 수 있다.In addition, a local high temperature due to a sudden temperature change not only oxidizes the stack 400, but the oxidation may be accompanied by volume expansion, causing cracks in the stack 400.

이러한 스택(400)의 손상은, 상기 버너(300)의 연소가스가 매우 고온이고, 저온 영역에서 상기 연소가스의 온도 제어가 매우 한정적이라는 점에서 기인한다. 즉, 상기 버너(300)는 연소에 의하여 고온의 연소가스를 발생시키고, 발생된 상기 연소가스는 일정한 온도 이하로 존재할 수 없어, 연소가스의 온도 제어가 한정적이기 때문이다. The damage of the stack 400 is due to the fact that the combustion gas of the burner 300 is very hot and the temperature control of the combustion gas in the low temperature region is very limited. That is, the burner 300 generates a high temperature combustion gas by combustion, and the generated combustion gas cannot exist below a predetermined temperature, and thus the temperature control of the combustion gas is limited.

본 발명에 의하면, 상기한 바와 같이 저온에서부터 고온의 가열공기를 발생시킬 수 있는 외부열원, 특히 전기히터(500)에 의하여 상기 스택(400)을 가열하게 되므로 상기 스택(400)의 손상이 방지될 수 있다.According to the present invention, since the stack 400 is heated by an external heat source, in particular an electric heater 500 capable of generating high temperature air from a low temperature, damage of the stack 400 may be prevented. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가열공기는 상기 버너(300)를 거쳐 상기 열교환기(200)에 공급될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heated air may be supplied to the heat exchanger 200 via the burner 300.

상기 가열공기가 상기 버너(300)를 거치는 경우에 상기 버너(300) 내부의 온도도 상승하게 된다. 상기 온도 상승에 의하여 상기 버너(300) 내부의 온도는 상기 버너(300)의 연소용 연료의 자연발화온도에 도달할 수 있다.When the heated air passes through the burner 300, the temperature inside the burner 300 also increases. As the temperature rises, the temperature inside the burner 300 may reach a spontaneous ignition temperature of the combustion fuel of the burner 300.

상기 자연발화온도란 가연성 물질을 점화하지 않고 공기 또는 산소 기류 중에서 가열할 때 자연적으로 발화하는 최저온도를 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 상기 자연발화온도 또는 상기 버너(300)에 공급되는 연소용 연료의 자연발화온도는 상기 연소용 연료를 점화하지 않고 상기 가열공기에 의하여 자연적으로 발화하는 최저온도를 의미하는 것으로 정의될 수 있다.The spontaneous ignition temperature means the lowest temperature that ignites spontaneously when heated in air or oxygen stream without igniting the combustible material. Therefore, in the present specification, the spontaneous ignition temperature or spontaneous ignition temperature of the fuel for combustion supplied to the burner 300 is defined as meaning the lowest temperature that ignites naturally by the heating air without igniting the fuel for combustion. Can be.

상기 버너(300) 내부의 온도가 상기 자연발화온도에 도달한 경우에는 상기 버너에 연소용 연료가 공급될 수 있다. 상기 연소용 연료가 공급되는 때, 상기 버너(300) 내부의 온도는 상기 연소용 연료가 자연발화할 수 있는 온도에 도달되어 있으므로, 상기 연소용 연료는 별도의 점화장치 없이 자연발화할 수 있다.When the temperature inside the burner 300 reaches the spontaneous combustion temperature, combustion fuel may be supplied to the burner. When the combustion fuel is supplied, since the temperature inside the burner 300 reaches a temperature at which the combustion fuel can spontaneously ignite, the combustion fuel may spontaneously ignite without a separate ignition device.

상기 자연발화에 의한 연소가스의 열은 상기 가열공기의 열과 동일한 경로를 따라 상기 스택(400)에 공급될 수 있으며, 상기 연소가스에 의하여 스택(400)의 온도가 본 발명에 따른 시스템의 작동온도까지 상승되거나 상기 작동온도에 도달한 상기 스택(400)의 온도가 유지될 수 있다.The heat of the combustion gas by spontaneous ignition may be supplied to the stack 400 along the same path as that of the heating air, and the operating temperature of the system according to the present invention is controlled by the combustion gas. The temperature of the stack 400 may be maintained until it is raised or reached the operating temperature.

상기 버너(300)의 연소가스는 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)의 가열공기에 의하여 상기 스택(400)이 충분히 가열된 이후에 상기 스택(400)에 공급되므로, 상기 스택(400)은 상기 급격한 온도변화에 의한 손상을 받지 않을 수 있다.Since the combustion gas of the burner 300 is supplied to the stack 400 after the stack 400 is sufficiently heated by the external heat source, in particular, the heating air of the electric heater 500, the stack 400 is It may not be damaged by the sudden temperature change.

상기 자연발화에 의하여 상기 버너(300)의 연소가스가 공급된 이후에는, 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)에 의한 가열공기의 공급은 중단될 수 있고, 상기 연소가스에 의하여 상기 스택(400)이 가열되거나 스택(400)의 온도가 유지될 수 있다.After the combustion gas of the burner 300 is supplied by the spontaneous ignition, the supply of heating air by the external heat source, in particular the electric heater 500 may be stopped, and the stack 400 may be stopped by the combustion gas. ) May be heated or the temperature of stack 400 may be maintained.

한편, 상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 고체산화물 연료전지는 상기 연소용 연료에 점화시키는 별도의 점화장치를 포함하지 않을 수도 있다. 이에 의하여, 고체산화물 연료전지 시스템이 더욱 단순해질 수 있다,On the other hand, as described above, the solid oxide fuel cell in one embodiment of the present invention may not include a separate ignition device for igniting the combustion fuel. Thereby, the solid oxide fuel cell system can be further simplified.

또한, 상기 버너(300) 내부에 상기 별도의 점화장치가 배치되고 상기 점화장치가 고온에 노출되는 경우에, 상기 점화장치 측으로 상기 버너(300) 내부로 공급되는 가열공기 또는 연소용 연료가 유출될 가능성이 있는데, 상기 버너(300)가 상기 점화장치를 구비하지 않음에 의하여 상기 유출이 방지될 수 있다.In addition, when the separate ignition device is disposed in the burner 300 and the ignition device is exposed to a high temperature, heated air or combustion fuel supplied into the burner 300 may flow to the ignition device side. There is a possibility that the outflow can be prevented by the burner 300 not having the ignition device.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스택(400)의 온도가 소정의 온도에 도달한 경우에 상기 버너(300)를 점화장치에 의하여 점화시켜, 상기 버너(300)의 연소가스에 의하여 상기 스택(400)이 가열되거나 상기 스택(400)의 온도가 유지될 수 있는데, 이하 이에 대하여 설명하도록 한다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, when the temperature of the stack 400 reaches a predetermined temperature, the burner 300 is ignited by an ignition device, and the combustion gas of the burner 300 is ignited. The stack 400 may be heated or the temperature of the stack 400 may be maintained, which will be described below.

상기한 바와 같이, 상기 가열공기의 공급에 의하여 상기 스택(400)은 가열될 수 있으며, 상기 스택(400)의 온도는 소정의 온도에 도달될 수 있다. 상기 소정의 온도란, 상기 버너(300)의 연소가스의 제어에 의하여, 급격한 온도 변화에 따른 상기 스택(400) 손상의 방지가 가능한 온도로 정의될 수 있다. 상기 연소가스의 제어는 상기 연소가스의 온도 또는 유량 등의 제어일 수 있다.As described above, the stack 400 may be heated by the supply of the heating air, and the temperature of the stack 400 may reach a predetermined temperature. The predetermined temperature may be defined as a temperature at which the stack 400 may be prevented from being damaged due to a sudden temperature change by controlling the combustion gas of the burner 300. The control of the combustion gas may be control such as temperature or flow rate of the combustion gas.

상기 가열공기의 공급에 의한 상기 스택(400)의 가열을 진행하는 경우에 있어서, 상기 스택(400)의 온도가 상기 소정의 온도에 도달하는 시점은 상기 버너(300) 내부의 온도가 상기 자연발화온도에 도달하는 시점과 다르거나 보다 먼저일 수 있다. 상기 스택(400)의 온도가 상기 소정의 온도에 도달한 경우에, 상기 버너(300)에는 연소용 연료가 공급될 수 있다.In the case where the stack 400 is heated by the supply of the heating air, the temperature inside the burner 300 is spontaneously ignited when the temperature of the stack 400 reaches the predetermined temperature. It may be different or earlier than the point in time at which the temperature is reached. When the temperature of the stack 400 reaches the predetermined temperature, the burner 300 may be supplied with fuel for combustion.

연소용 연료가 공급되면, 상기 버너(300)는 상기 연소용 연료 및 별도의 점화장치(미도시)에 의하여 점화되어 연소가스를 발생시킬 수 있다. 상기 연소가스 열은 상기 가열공기의 열과 동일한 경로를 따라 상기 스택(400)에 공급될 수 있으며, 스택(400)의 온도가 본 발명에 따른 시스템의 작동온도까지 상승되거나 상기 작동온도에 도달한 상기 스택(400)의 온도가 유지될 수 있다. When combustion fuel is supplied, the burner 300 may be ignited by the combustion fuel and a separate ignition device (not shown) to generate combustion gas. The combustion gas heat may be supplied to the stack 400 along the same path as the heat of the heated air, wherein the temperature of the stack 400 is raised to the operating temperature of the system according to the present invention or reaches the operating temperature. The temperature of the stack 400 may be maintained.

연소가스가 발생된 이후에는, 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)에 의한 가열공기의 공급은 중단될 수 있다. 따라서, 외부열원, 특히 전기히터(500)에 의한 가열공기의 발생이 최소화되어 전력의 소비 등이 감소될 수 있다.After the combustion gas is generated, the supply of heating air by the external heat source, in particular the electric heater 500 may be stopped. Therefore, the generation of the heating air by the external heat source, in particular the electric heater 500 can be minimized to reduce the power consumption.

또한, 상기 실시예에 의하는 경우, 급격한 온도 변화에 따른 스택(400)의 손상이 방지될 수 있다. 그 이유는, 상기한 바와 같이 저온 영역에서는 상기 연소가스의 온도 제어가 매우 한정적이나, 일정 온도 이상의 고온 영역에서는 상기 스택(400)의 손상이 방지될 수 있을 정도의 저온으로 상기 연소가스의 공급이 가능하기 때문이다.In addition, in the above embodiment, damage to the stack 400 due to a sudden temperature change may be prevented. The reason is that, as described above, the temperature control of the combustion gas is very limited in the low temperature region, but the supply of the combustion gas at a temperature low enough to prevent damage to the stack 400 in the high temperature region or more above a predetermined temperature is prevented. Because it is possible.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부열원에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템의 고온박스 내에서의 열 전달 상태를 보인 도면이다.2 is a view showing a heat transfer state in a high temperature box of a solid oxide fuel cell system heated by an external heat source according to an embodiment of the present invention.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(200)는 열교환형 개질기(210) 또는 공기 예열기(220)를 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 스택(400)에 공급되는 가스는 연료, 공기 또는 수증기 일 수 있다.Referring to FIG. 2, the heat exchanger 200 according to an embodiment of the present invention may include a heat exchange reformer 210 or an air preheater 220. As described above, the gas supplied to the stack 400 may be fuel, air, or water vapor.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)의 가열공기에 의한 상기 스택(400)에 공급되는 가스, 즉 스택 공급가스의 가열에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the gas supplied to the stack 400 by the heating air of the external heat source, in particular, the electric heater 500, that is, the heating of the stack supply gas according to an embodiment of the present invention will be described.

상기 외부열원, 특히 전기히터(500)는 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)로 공급되는 공기를 가열하여 가열공기를 발생시킨다. 상기 가열공기는 가열공기 배관(hap1)을 따라 상기 버너(300) 또는 제 1 연소가스 배관(cp1)에 공급될 수 있다. 상기 가열공기는 제 1 연소가스 배관(cp1)을 따라 상기 열교환형 개질기(210)에 공급될 수 있다.The external heat source, in particular the electric heater 500, generates heating air by heating the air supplied to the external heat source, in particular the electric heater 500. The heating air may be supplied to the burner 300 or the first combustion gas pipe cp1 along the heating air pipe hap1. The heated air may be supplied to the heat exchange reformer 210 along the first combustion gas pipe cp1.

상기 열교환형 개질기(210)에 공급된 상기 가열공기는 상기 고온박스(100) 내부에서 가장 고온의 상태에 있게 된다. 상기 열교환형 개질기(210)에 공급된 상기 가열공기는 상기 열교환형 개질기(210)를 가열하게 된다.The heated air supplied to the heat exchange reformer 210 is in the state of the highest temperature in the high temperature box 100. The heating air supplied to the heat exchange reformer 210 heats the heat exchange reformer 210.

일반적으로, 개질기는 스택으로 공급되는 연료를 수소(H2)로 개질하여 스택에 공급하는 장치인데, 상기 개질을 위하여는 상기 개질기의 온도가 소정 온도 이상의 고온일 것을 요하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환형 개질기(210)는 상기 가열공기에 의하여 소정 온도 이상으로 가열되는 것일 수 있다.In general, the reformer is a device for reforming the fuel supplied to the stack with hydrogen (H 2 ) and supplying it to the stack because the reformer needs to have a high temperature equal to or higher than a predetermined temperature. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the heat exchange reformer 210 may be heated to a predetermined temperature or more by the heating air.

또한, 상기 열교환형 개질기(210)에서 상기 가열공기는 상기 스택(400)에 공급되는 연료 또는 수증기, 즉 스택 공급연료 또는 스택 공급수증기와 열 교환하게 된다. 열교환형 개질기(210)에서의 상기 열 교환에 의하여, 상기 스택 공급연료 또는 스택 공급수증기는 가열되게 되고 상기 가열공기의 온도는 보다 낮아지게 된다. 상기 열교환형 개질기(210)에서 열 교환한 상기 가열공기는 제 2 연소가스 배관(cp2)를 따라 상기 공기 예열기(220)에 공급될 수 있다.In addition, in the heat exchange type reformer 210, the heated air is heat exchanged with fuel or steam supplied to the stack 400, that is, stack feed fuel or stack feed steam. By the heat exchange in the heat exchange reformer 210, the stack feed fuel or stack feed steam is heated and the temperature of the heated air is lowered. The heated air exchanged by the heat exchange reformer 210 may be supplied to the air preheater 220 along the second combustion gas pipe cp2.

상기 공기 예열기(220)에 공급된 상기 가열공기는 스택(400)에 공급되는 공기, 즉 스택 공급공기와 열 교환하게 된다. 공기 예열기(220)에서의 상기 열 교환에 의하여, 상기 스택 공급공기는 가열되게 되고 상기 가열공기의 온도는 보다 낮아지게 된다. 상기 공기 예열기(220)에서 열 교환한 상기 가열공기는 제 3 연소가스 배관(cp3)을 따라 상기 고온박스(100) 외부로 배출될 수 있다.The heated air supplied to the air preheater 220 exchanges heat with the air supplied to the stack 400, that is, the stack supply air. By the heat exchange in the air preheater 220, the stack supply air is heated and the temperature of the heated air is lowered. The heated air exchanged by the air preheater 220 may be discharged to the outside of the hot box 100 along the third combustion gas pipe cp3.

요컨대, 상기 외부열원, 특히 전기히터(500)의 가열공기는 상기 열교환형 개질기(210) 및 상기 공기 예열기(220)에 순차적으로 공급될 수 있다.In other words, the heating air of the external heat source, in particular the electric heater 500 may be sequentially supplied to the heat exchange type reformer 210 and the air preheater 220.

상기 가열공기의 공급에 의하여, 상기 열교환형 개질기(210)가 가열되며, 상기 열교환형 개질기(210) 또는 상기 공기 예열기(220)에서 상기 스택 공급연료, 스택 공급공기 또는 스택 공급수증기가 가열되게 된다. 상기 가열공기의 온도는 상기 열교환형 개질기(210) 및 상기 공기 예열기(220)를 거치며 점차 낮아지게 된다.By the supply of the heated air, the heat exchange reformer 210 is heated, and the stack feed fuel, the stack supply air, or the stack supply steam is heated in the heat exchange reformer 210 or the air preheater 220. . The temperature of the heating air is gradually lowered through the heat exchange type reformer 210 and the air preheater 220.

이하, 상기 스택(400) 특히, 상기 스택(400)의 연료극(411)의 가열에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the heating of the fuel electrode 411 of the stack 400, in particular, the stack 400 will be described.

상기 스택(400)은 상기 가열공기와 열 교환한 상기 스택(400)에 공급되는 연료 또는 수증기, 즉 스택 공급연료 또는 스택 공급수증기에 의하여 가열될 수 있다. 상기 연료는 천연가스(NG), 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG) 또는 디젤 등 수소 또는 탄화수소 계열의 다양한 연료일 수 있다.The stack 400 may be heated by fuel or steam supplied to the stack 400 heat exchanged with the heated air, that is, stack feed fuel or stack feed steam. The fuel may be various fuels of hydrogen or hydrocarbon series such as natural gas (NG), liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG) or diesel.

상기 고온박스(100) 내로 공급되는 스택 공급연료는 별도의 공급장치(미도시)에 의하여 수증기, 즉 스택 공급수증기를 포함할 수 있으며, 상기 스택 공급수증기는 물의 상태일 수 있다. 상기 고온박스(100) 내로 공급되는 스택 공급연료는 제 1 연료/수증기 배관(fsp1)을 따라 상기 열교환형 개질기(210)에 공급될 수 있다.The stack supply fuel supplied into the high temperature box 100 may include steam, that is, stack supply steam by a separate supply device (not shown), and the stack supply steam may be in a state of water. The stack feed fuel supplied into the hot box 100 may be supplied to the heat exchange reformer 210 along the first fuel / steam pipe fsp1.

상기 열교환형 개질기(210)에 공급된 스택 공급연료는 상기 열교환형 개질기(210)에서 상기 전기히터(500)의 가열공기와 열 교환함으로써 가열된다. 상기 스택 공급수증기가 물의 상태인 경우, 상기 물은 상기 가열에 의하여 수증기로 상변화할 수 있다. 상기 가열된 연료는 제 2 연료/수증기 배관(fsp2)을 따라 상기 스택(400)의 연료극(411)에 공급될 수 있다.The stack feed fuel supplied to the heat exchange reformer 210 is heated by heat exchange with the heating air of the electric heater 500 in the heat exchange reformer 210. When the stack supply steam is in the state of water, the water may phase change into water vapor by the heating. The heated fuel may be supplied to the anode 411 of the stack 400 along the second fuel / steam pipe fsp2.

상기 가열된 스택 공급연료의 공급에 의하여 상기 스택(400), 특히 상기 스택(400)의 연료극(411)이 가열될 수 있다. 상기 스택 공급연료는 상기 연료극(411)을 가열한 후 제 1 및 제 2 연료극 배출가스 배관(aop1, aop2)을 따라 상기 버너(300)로 이동하여 상기 버너(300)의 연소에 이용될 수 있다.The stack 400, in particular the anode 411 of the stack 400 may be heated by the supply of the heated stack feed fuel. The stack feed fuel may be used to burn the burner 300 by moving the fuel electrode 411 to the burner 300 along the first and second anode discharge gas pipes aop1 and aop2. .

한편, 본 발명에 따른 시스템이 소정의 작동온도에 도달한 경우에는, 열교환형 개질기(210)에 공급되는 스택 공급연료는 상기 열교환형 개질기(210)에 의하여 수소가스로 개질되며, 상기 수소가스는 고온의 상태로 존재하게 된다. 상기 수소가스는 제 2 연료/수증기 배관(fsp2)을 따라 상기 스택(400)의 연료극(411)에 공급될 수 있다.On the other hand, when the system according to the present invention reaches a predetermined operating temperature, the stack feed fuel supplied to the heat exchange reformer 210 is reformed into hydrogen gas by the heat exchange reformer 210, the hydrogen gas is It exists in the state of high temperature. The hydrogen gas may be supplied to the anode 411 of the stack 400 along the second fuel / steam pipe fsp2.

상기 수소가스의 공급에 의하여 상기 스택(400), 특히 상기 스택(400)의 연료극(411)은 본 발명에 따른 시스템의 작동온도를 유지할 수 있다. 또한, 상기 수소가스는 상기 스택(400)에서의 발전에도 이용되게 된다.By supplying the hydrogen gas, the stack 400, in particular, the anode 411 of the stack 400 may maintain an operating temperature of the system according to the present invention. In addition, the hydrogen gas is also used for power generation in the stack 400.

상기 스택(400)은 일반적으로 직렬 또는 병렬 연결되는 다수개의 단전지(Single Cell)로 이루어지며, 상기 단전지는 다공성의 연료극(411) 및 공기극(413)과 그 사이에 배치되는 치밀한 구조의 전해질(412)로 구성된다.The stack 400 is generally composed of a plurality of single cells connected in series or in parallel, and the unit cells are porous anodes 411 and cathodes 413 and a dense structure of electrolytes disposed therebetween ( 412).

상기 스택(400)의 연료극(411)에 공급되는 수소가스에 포함되는 수소(H2)는 상기 공기극(413)으로부터 이온 전도체인 상기 전해질(412)을 통하여 전도된 산소이온(O2-)과 반응한다. 상기 반응에 의하여 전자, 물(H2O) 및 열이 방출되며, 상기 전자는 외부 회로(미도시)를 통하여 양극으로 이동하는 과정에서 전기적 일을 실행하게 되는 것이다. 상기 반응은 열을 방출시키는 발열반응이므로, 상기 스택(400), 특히 상기 스택(400)의 연료극(411)은 더욱 용이하게 상기 작동온도를 유지할 수 있다. Hydrogen (H 2 ) included in the hydrogen gas supplied to the fuel electrode 411 of the stack 400 is separated from oxygen ions (O 2- ) conducted through the electrolyte 412, which is an ion conductor, from the cathode 413. Respond. By the reaction, electrons, water (H 2 O), and heat are emitted, and the electrons perform electrical work in the process of moving to the anode through an external circuit (not shown). Since the reaction is exothermic to release heat, the stack 400, in particular, the anode 411 of the stack 400 may more easily maintain the operating temperature.

상기 반응 후 상기 연료극(411)으로부터 배출되는 가스, 즉 연료극 배출가스는 제 1 및 제 2 연료극 배출가스 배관(aop1, aop2)을 따라 버너(300)에 공급되어 상기 버너(300)의 연소를 위한 연료로 이용될 수 있다.After the reaction, the gas discharged from the anode 411, that is, the anode discharge gas is supplied to the burner 300 along the first and second anode discharge gas pipes aop1 and aop2 to burn the burner 300. It can be used as fuel.

한편, 상기 반응은 열을 방출시키는 발열반응이므로, 상기 연료극 배출가스는 상기 연료극(411)에 공급되는 수소가스 보다 다소 높은 온도로 배출되게 된다.On the other hand, since the reaction is an exothermic reaction that releases heat, the anode exhaust gas is discharged at a somewhat higher temperature than the hydrogen gas supplied to the anode 411.

또한, 상기 반응은 물(H2O)을 방출시키는 반응이므로, 상기 연료극 배출가스에는 다량의 수증기가 포함되게 된다. 상기 다량의 수증기는 상기 연료극 배출가스가 상기 버너(300)의 연료로 이용되기에 적합하지 않을 수 있다. 그 이유는, 상기 수증기에 의하여 상기 버너(300)의 연소에 의한 온도 증가가 한정적일 수 있으며, 특히 상기 버너(300)가 촉매버너인 경우에 상기 수증기가 촉매에 심각한 손상을 줄 수 있기 때문이다. In addition, since the reaction releases water (H 2 O), the anode exhaust gas contains a large amount of water vapor. The large amount of water vapor may not be suitable for the anode discharge gas to be used as fuel of the burner 300. The reason is that the temperature increase due to the combustion of the burner 300 may be limited by the steam, and in particular, when the burner 300 is a catalytic burner, the steam may seriously damage the catalyst. .

따라서, 상기 수증기를 제거한 후에 상기 연료극 배출가스를 상기 버너(300)의 연소를 위한 연료로 이용하는 것이 바람직하다. 상기 수증기는 다양한 방법에 의하여 제거될 수 있으나, 열의 회수에 의한 열의 이용 측면에서 상기 연료극 배출가스의 온도를 낮추어 상기 수증기를 응축 제거함이 바람직하다.Therefore, after removing the steam, it is preferable to use the anode exhaust gas as fuel for combustion of the burner 300. The steam may be removed by various methods, but in view of the use of heat by heat recovery, the steam is preferably condensed and removed by lowering the temperature of the anode exhaust gas.

또한, 본 발명에 따른 시스템이 소정의 작동온도에 도달하기 전인 경우에는 상기한 바와 같이, 상기 스택(400)의 연료극(411)으로부터 스택 공급연료가 배출되는데, 배출되는 상기 스택 공급연료의 온도도 비교적 고온이므로, 상기 스택 공급연료의 열도 회수하여 이용함이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지 시스템은 고온박스 내부에 배치되는 연료극 배출가스 냉각기(240)를 더 포함할 수 있다.In addition, when the system according to the present invention before reaching a predetermined operating temperature, as described above, the stack supply fuel is discharged from the anode 411 of the stack 400, the temperature of the stack supply fuel discharged Since it is relatively high temperature, it is preferable to recover and use the heat of the stack feed fuel. Therefore, the solid oxide fuel cell system according to the exemplary embodiment of the present invention may further include an anode exhaust gas cooler 240 disposed inside the hot box.

상기 연료극 배출가스 냉각기(240)는 스택(400)으로부터 배출되는 상기 스택 공급연료 또는 상기 연료극 배출가스의 열을 고온박스(100)에 공급되는 스택 공급공기에 전달하게 된다. 연료극 배출가스 냉각기(240)를 더 포함하는 경우, 스택(400)으로부터 배출되는 상기 스택 공급연료 또는 상기 연료극 배출가스는 제 1 연료극 배출가스 배관(aop1)을 따라 상기 연료극 배출가스 냉각기(240)에 공급될 수 있다.The anode exhaust gas cooler 240 transfers the heat of the stack supply fuel or the anode exhaust gas discharged from the stack 400 to the stack supply air supplied to the high temperature box 100. When further comprising an anode exhaust gas cooler 240, the stack feed fuel or the anode exhaust gas discharged from the stack 400 may be connected to the anode exhaust gas cooler 240 along a first anode exhaust gas pipe aop1. Can be supplied.

상기 연료극 배출가스 냉각기(240)에 공급된 상기 스택 공급연료 또는 상기 연료극 배출가스는 제 1 공기 배관(ap1)을 따라 고온박스(100)에 공급되는 스택 공급공기와 열 교환함으로써 온도가 보다 낮아질 수 있다. 보다 냉각된 상기 스택 공급연료 또는 상기 연료극 배출가스는 제 2 연료극 배출가스 배관(aop2)을 따라 상기 버너(310)로 이동하면서 고온박스(100) 외부에 배치되는 열교환기(미도시)를 거칠 수 있다.The stack supply fuel or the anode exhaust gas supplied to the anode exhaust gas cooler 240 may be lowered in temperature by heat exchange with the stack supply air supplied to the hot box 100 along the first air pipe ap1. have. The cooler stack feed fuel or the anode discharge gas may pass through a heat exchanger (not shown) disposed outside the hot box 100 while moving to the burner 310 along the second anode discharge gas pipe aop2. have.

고온박스(100) 외부에 배치되는 상기 열교환기(미도시)에 의하여 상기 스택 공급연료 또는 상기 연료극 배출가스는 더욱 냉각될 수 있으며, 상기 열교환기(미도시)에 의하여 회수된 스택(400)으로부터 배출되는 상기 스택 공급연료 또는 상기 연료극 배출가스, 특히 상기 연료극 배출가스의 열은 난방 또는 온수 공급 등에 이용될 수 있다.The stack feed fuel or the anode discharge gas may be further cooled by the heat exchanger (not shown) disposed outside the high temperature box 100, and may be recovered from the stack 400 recovered by the heat exchanger (not shown). The stack feed fuel discharged or the anode discharge gas, in particular, the heat of the anode discharge gas may be used for heating or hot water supply.

상기 고온박스(100) 외부를 지나는 상기 제 2 연료극 배출가스 배관(aop2)에는 응축기(미도시)가 배치될 수 있으며, 온도 저하에 의하여 응축된 물은 상기 응축기(미도시)에서 상기 연료극 배출가스로부터 분리 배출될 수 있다. 이에 의하여, 상기 연료극 배출가스에 포함되는 다량의 수증기는 제거될 수 있으며, 상기 연료극 배출가스는 보다 효과적으로 상기 버너(310)의 연소를 위한 연료로 이용될 수 있다.A condenser (not shown) may be disposed in the second anode discharge gas pipe aop2 passing through the outside of the high temperature box 100, and the water condensed by the temperature decrease is discharged from the anode discharge gas in the condenser (not shown). Can be separated and discharged from. As a result, a large amount of water vapor contained in the anode discharge gas may be removed, and the anode discharge gas may be used as a fuel for combustion of the burner 310 more effectively.

이하, 상기 스택(400) 특히, 상기 스택(400)의 공기극(413)의 가열에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the heating of the cathode 413 of the stack 400, in particular, the stack 400 will be described.

상기 스택(400)은 상기 가열가스와 스택 공급공기에 의하여 가열될 수 있다. 상기 스택 공급공기는 공기 배관(ap1, ap2, ap3)을 따라 상기 스택(400)에 공급될 수 있다.The stack 400 may be heated by the heating gas and the stack supply air. The stack supply air may be supplied to the stack 400 along air pipes ap1, ap2, and ap3.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(200)는 공기 예열기(220)를 포함할 수 있다. 상기 공기 예열기(220)를 포함하는 경우, 상기 스택 공급공기는 제 1 및 제 2 공기 배관(ap1, ap2)을 따라 상기 공기 예열기(220)에 공급될 수 있다. 상기 공기 예열기(220)에 공급된 스택 공급공기는 가열공기와 열 교환함으로써 가열될 수 있다. The heat exchanger 200 according to an embodiment of the present invention may include an air preheater 220. When the air preheater 220 is included, the stack supply air may be supplied to the air preheater 220 along the first and second air pipes ap1 and ap2. The stack supply air supplied to the air preheater 220 may be heated by heat exchange with heating air.

상기 스택 공급공기의 보다 효율적인 가열를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지 시스템은 상기한 바와 같이 연료극 배출가스 냉각기(240)를 더 포함할 수 있다. 상기 연료극 배출가스 냉각기(240)를 더 포함하는 경우, 상기 스택 공급공기는 제 1 공기 배관(ap1)을 따라 상기 연료극 배출가스 냉각기(240)에 공급될 수 있다.In order to more efficiently heat the stack supply air, the solid oxide fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention may further include an anode exhaust gas cooler 240 as described above. When the anode exhaust gas cooler 240 is further included, the stack supply air may be supplied to the anode exhaust gas cooler 240 along the first air pipe ap1.

상기 연료극 배출가스 냉각기(240)에 공급된 스택 공급공기는 스택(400)으로부터 배출된 상기 스택 공급공기 또는 상기 연료극 배출가스와 열 교환함으로써 가열될 수 있다.The stack supply air supplied to the anode exhaust gas cooler 240 may be heated by heat exchange with the stack supply air discharged from the stack 400 or the anode exhaust gas.

상기 스택 공급공기 또는 상기 연료극 배출가스와 열 교환한 스택 공급공기는 제 2 공기 배관(ap2)을 따라 상기 공기 예열기(220)에 공급될 수 있으며, 상기한 바와 같이, 상기 공기 예열기(220)에서 상기 가열공기와 열 교환함으로써 더욱 가열될 수 있다. 이때, 상기 연료극 배출가스 냉각기(240)에서의 가열은 상기 공기예열기(220)에서의 가열에 대하여 보조적일 수 있다.The stack supply air heat exchanged with the stack supply air or the anode discharge gas may be supplied to the air preheater 220 along a second air pipe ap2, and as described above, in the air preheater 220. It can be further heated by heat exchange with the heated air. In this case, the heating in the anode exhaust gas cooler 240 may be auxiliary to the heating in the air preheater 220.

상기 공기 예열기(220)에서의 가열가스의 온도가 상기 연료극 배출가스 냉각기(240)에서의 상기 스택 공급공기 또는 연료극 배출가스의 온도 보다 높을 수 있다. 따라서, 상기 스택 공급공기는 순차적으로 연료극 배출가스 냉각기(240) 및 공기 예열기(220)를 지나는 것이 바람직할 수 있다.The temperature of the heating gas in the air preheater 220 may be higher than the temperature of the stack supply air or the anode exhaust gas in the anode exhaust gas cooler 240. Therefore, it may be preferable that the stack supply air passes through the anode exhaust gas cooler 240 and the air preheater 220 sequentially.

상기 공기 예열기(220), 또는 상기 연료극 배출가스 냉각기(240) 및 상기 공기 예열기(220)에서 가열된 공기는 제 3 공기 배관(ap3)을 따라 상기 스택(400)의 공기극(413)에 공급될 수 있다. 이에 의하여, 상기 스택(400), 특히 상기 스택(400)의 공기극(413)이 가열될 수 있다.The air heated in the air preheater 220 or the anode exhaust gas cooler 240 and the air preheater 220 may be supplied to the cathode 413 of the stack 400 along a third air pipe ap3. Can be. As a result, the stack 400, in particular, the cathode 413 of the stack 400 may be heated.

상기 스택 공급공기는 상기 공기극(411)을 가열한 후 공기극 배출가스 배관(cop1)을 따라 상기 버너(300)로 이동하여 상기 버너(300)의 연소에 이용될 수 있다. The stack supply air may be used to burn the burner 300 by heating the cathode 411 and then moving to the burner 300 along the cathode exhaust gas pipe cop1.

한편, 상기 스택(400)의 온도가 본 발명에 따른 시스템 소정의 작동온도에 도달한 경우에는, 상기 스택(400)의 공기극(413)에 공급된 스택 공급공기는 상기 스택(400), 특히 상기 스택(400)의 공기극(413)의 작동온도 유지 및 상기 스택(400)에서의 발전에 이용되게 된다.On the other hand, when the temperature of the stack 400 reaches a predetermined operating temperature of the system according to the present invention, the stack supply air supplied to the cathode 413 of the stack 400 may be applied to the stack 400, in particular the It is used to maintain the operating temperature of the cathode 413 of the stack 400 and to generate electricity in the stack 400.

상기 스택 공급공기가 발전에 이용되는 경우, 상기 공기극(413)에 공급된 스택 공급공기 내에 포함된 산소는 상기 공기극(413)과 상기 연료극(411)의 전기화학반응에 의하여 산소이온(O2-)으로 환원된다. 상기 산소이온(O2-)은 이온 전도체인 전해질(412)을 통하여 상기 연료극(411)으로 전도되며, 상기 전도된 상기 산소이온(O2-)은 상기 연료극(411)의 수소(H2)와 반응함으로써 발전이 이루어지게 된다.When the stack supply air is used for power generation, oxygen included in the stack supply air supplied to the cathode 413 is formed by oxygen ions (O 2 − ) by an electrochemical reaction between the cathode 413 and the anode 411. Is reduced to The oxygen ions (O 2- ) are conducted to the anode 411 through the electrolyte 412, which is an ion conductor, and the conducted oxygen ions (O 2- ) are hydrogen (H 2 ) of the anode 411. By reacting with the power generation is achieved.

상기 공기극(413)의 작동온도 유지 또는 상기 스택(400)에서의 발전에 이용된 공기는 공기극 배출가스 배관(cop1)을 따라 버너(300)에 공급되어 상기 버너의 연소에 이용될 수 있다.Air used for maintaining the operating temperature of the cathode 413 or generating power in the stack 400 may be supplied to the burner 300 along the cathode exhaust gas pipe cop1 to be used for combustion of the burner.

Claims (10)

고온박스;High temperature box; 상기 고온박스 내부에 배치되는 버너, 열교환기 및 스택; 및 A burner, a heat exchanger, and a stack disposed in the hot box; And 상기 고온박스 외부에 배치되는 외부열원;An external heat source disposed outside the hot box; 을 포함하고,Including, 상기 외부열원에 의한 가열공기는 상기 버너 또는 열교환기에 공급되며,Heated air by the external heat source is supplied to the burner or heat exchanger, 상기 스택에 공급되는 가스는 상기 열교환기에 공급되어 상기 가열공기와 열 교환에 의하여 가열되고,The gas supplied to the stack is supplied to the heat exchanger and heated by heat exchange with the heating air, 상기 스택은 상기 가열된 가스에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템.And the stack is heated by the heated gas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외부열원은 전기히터인 고체산화물 연료전지 시스템.The external heat source is an electric heater, solid oxide fuel cell system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열공기의 온도 또는 유량의 제어에 의하여 급격한 온도 변화에 의한 상기 스택의 손상이 방지되는 고체산화물 연료 전지 시스템.And a damage of the stack due to a sudden temperature change by controlling the temperature or the flow rate of the heated air. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열교환기는 열교환형 개질기를 포함하며,The heat exchanger includes a heat exchanger reformer, 상기 열교환형 개질기는 상기 가열공기에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템.And the heat exchange reformer is heated by the heating air. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열공기는 상기 버너에 공급되며,The heated air is supplied to the burner, 상기 버너 내부의 온도는 상기 가열공기의 공급에 의하여 연소용 연료의 자연발화온도에 도달하고, 상기 버너에는 상기 연소용 연료가 공급되며,The temperature inside the burner reaches the spontaneous ignition temperature of the fuel for combustion by the supply of the heating air, the burner is supplied with the fuel for combustion, 상기 버너는 상기 자연발화온도 및 상기 연소용 연료에 의하여 점화되는 고체산화물 연료전지 시스템.And the burner is ignited by the spontaneous combustion temperature and the combustion fuel. 제 5 에 있어서,According to claim 5, 상기 가열공기는 순차적으로 상기 버너 및 상기 열교환기에 공급되는 고체산화물 연료전지 시스템.And the heated air is sequentially supplied to the burner and the heat exchanger. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스택의 온도가 소정의 온도에 도달한 경우에,When the temperature of the stack reaches a predetermined temperature, 상기 버너는 연소용 연료 및 점화장치에 의하여 점화되어 연소가스를 발생시키고,The burner is ignited by combustion fuel and an ignition device to generate combustion gas, 상기 연소가스는 상기 열교환기에 공급되며,The combustion gas is supplied to the heat exchanger, 상기 스택에 공급되는 가스는 상기 열교환기에 공급되어 상기 연소가스와 열 교환에 의하여 가열되고,The gas supplied to the stack is supplied to the heat exchanger and heated by heat exchange with the combustion gas, 상기 소정의 온도는 상기 버너 연소가스의 제어에 의하여 급격한 온도 변화에 따른 상기 스택 손상의 방지가 가능한 온도인 고체산화물 연료전지 시스템.And the predetermined temperature is a temperature at which the stack damage can be prevented due to a sudden temperature change by controlling the burner combustion gas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스택에 공급되는 가스는 연료 또는 수증기를 포함하고,The gas supplied to the stack comprises fuel or water vapor, 상기 열교환기는 열교환형 개질기를 포함하며,The heat exchanger includes a heat exchanger reformer, 상기 가열공기는 상기 열교환형 개질기에 공급되며,The heated air is supplied to the heat exchange reformer, 상기 연료 또는 수증기는 상기 열교환형 개질기에 공급되어 상기 가열공기와 열 교환에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템.The fuel or water vapor is supplied to the heat exchange reformer is a solid oxide fuel cell system is heated by heat exchange with the heating air. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스택에 공급되는 가스는 공기를 포함하고, 상기 열교환기는 공기 예열기를 포함하며,The gas supplied to the stack comprises air, the heat exchanger comprises an air preheater, 상기 가열공기는 상기 공기 예열기에 공급되고, 상기 공기는 상기 공기 예열기에 공급되어 상기 가열공기와 열 교환에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템.And the heated air is supplied to the air preheater, and the air is supplied to the air preheater and heated by heat exchange with the heated air. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 고체산화물 연료전지 시스템은 상기 고온박스 내부에 배치되는 연료극 배출가스 냉각기를 더 포함하고,The solid oxide fuel cell system further includes an anode exhaust gas cooler disposed in the high temperature box. 상기 스택의 연료극 배출가스는 상기 연료극 배출가스 냉각기에 공급되며,The anode exhaust gas of the stack is supplied to the anode exhaust gas cooler, 상기 공기는 순차적으로 상기 연료극 배출가스 냉각기 및 상기 공기 예열기에 공급되어 상기 연료극 배출가스 및 상기 가열공기와 열교환에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템.And the air is sequentially supplied to the anode exhaust gas cooler and the air preheater to be heated by heat exchange with the anode exhaust gas and the heating air.
PCT/KR2016/005014 2015-06-29 2016-05-12 Solid oxide fuel cell system heated by external heat source Ceased WO2017003089A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150092182A KR101721237B1 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Solid oxide fuel cell system heated by externel hear source
KR10-2015-0092182 2015-06-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017003089A1 true WO2017003089A1 (en) 2017-01-05

Family

ID=57608848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/005014 Ceased WO2017003089A1 (en) 2015-06-29 2016-05-12 Solid oxide fuel cell system heated by external heat source

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101721237B1 (en)
WO (1) WO2017003089A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT520417A1 (en) * 2017-08-18 2019-03-15 Avl List Gmbh Stationary fuel cell system with heating device outside the hotbox
AT520881A1 (en) * 2018-01-17 2019-08-15 Avl List Gmbh Method for operating a fuel cell system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102081427B1 (en) * 2017-12-22 2020-02-25 한국퓨얼셀 주식회사 Fuel cell hybrid system
EP3866237A4 (en) * 2019-03-06 2022-10-19 Korea Institute of Machinery & Materials REVERSIBLE WATER ELECTROLYSIS SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009104A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Toto Ltd Fuel cell system
KR20130096255A (en) * 2010-07-30 2013-08-29 엘지 퓨얼 셀 시스템즈 인코포레이티드 A solid oxide fuel cell system
KR20140038004A (en) * 2012-09-19 2014-03-28 충남대학교산학협력단 High temperature type fuel cell system with use of temperature improved
WO2014167764A1 (en) * 2013-04-11 2014-10-16 パナソニック株式会社 Fuel cell system
WO2015004419A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 Ceres Intellectual Property Company Limited Improved fuel cell systems and methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009104A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Toto Ltd Fuel cell system
KR20130096255A (en) * 2010-07-30 2013-08-29 엘지 퓨얼 셀 시스템즈 인코포레이티드 A solid oxide fuel cell system
KR20140038004A (en) * 2012-09-19 2014-03-28 충남대학교산학협력단 High temperature type fuel cell system with use of temperature improved
WO2014167764A1 (en) * 2013-04-11 2014-10-16 パナソニック株式会社 Fuel cell system
WO2015004419A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 Ceres Intellectual Property Company Limited Improved fuel cell systems and methods

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT520417A1 (en) * 2017-08-18 2019-03-15 Avl List Gmbh Stationary fuel cell system with heating device outside the hotbox
AT520417B1 (en) * 2017-08-18 2020-07-15 Avl List Gmbh Stationary fuel cell system with heating device outside the hot box
AT520881A1 (en) * 2018-01-17 2019-08-15 Avl List Gmbh Method for operating a fuel cell system
AT520881B1 (en) * 2018-01-17 2020-04-15 Avl List Gmbh Method for operating a fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170002143A (en) 2017-01-06
KR101721237B1 (en) 2017-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021230562A1 (en) Ammonia-based solid oxide fuel cell (sofc) system
KR20010071907A (en) Fuel cell power supply with exhaust recycling for improved water management
JP6320204B2 (en) Fuel cell heating apparatus, heating method, and fuel cell apparatus including the same
KR100651270B1 (en) Molten Carbonate Fuel Cell Device
EP2751862A1 (en) A ventilation arrangement and method for high temperature fuel cell system
WO2017003089A1 (en) Solid oxide fuel cell system heated by external heat source
WO2013085216A1 (en) Fuel cell system and method for driving same
WO2017003088A1 (en) Solid oxide fuel cell system with improved thermal efficiency, and solid oxide fuel cell system heated by high-temperature gas
WO2017222253A1 (en) Fuel cell system comprising heat exchanger using anode gas or anode exhaust gas
JP3644667B2 (en) Fuel cell power generator
JP5248829B2 (en) Fuel cell module
WO2017204520A1 (en) Fuel cell system
WO2013183853A1 (en) Fuel cell system
CN117558933A (en) Integrated thermal management system for reversible solid oxide battery
WO2017222267A1 (en) Fuel cell system comprising heat exchanger using combustion exhaust gas
JP2003282118A (en) Energy cogeneration system
KR101753335B1 (en) Solid oxide fuel cell system heated by high temperature gas
JP5066020B2 (en) Fuel cell power generation system and operation method thereof
WO2017003138A1 (en) Solid oxide fuel cell system having coating layer formed thereon
WO2013183854A1 (en) Combined fuel cell and boiler system
KR102457726B1 (en) Off-gas Combustion System For SOFC
CN103210536A (en) Method and apparatus for avoiding anodic oxidation
WO2015199333A1 (en) Fuel cell module having increased thermal efficiency, and heating system using same and control method thereof
JP2004119298A (en) Fuel cell power generation system
WO2021080260A1 (en) Hybrid power generation system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16818122

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16818122

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1