천연가스를 연료로 사용하는 고체산화물 연료전지시스템
SOLID OXIDE FUEL CELL SYSTEM FUELED BY NATURAL GAS
특허 요약
본 발명은 천연가스를 연료로 사용하는 고체산화물 연료전지시스템에 관한 것으로서, 애노드 및 캐소드가 구비된 고체산화물 연료전지(SOFC)가 적어도 하나 이상 포함되는 연료전지부;와 상기 애노드로 천연가스를 공급하는 연료공급부; 상기 캐소드로 산소를 공급하는 산소공급부; 상기 연료전지부로부터 배출되는 배기가스를 정제한 후에 상기 애노드로 연료가스를 재공급하는 리사이클부; 및 상기 리사이클부를 통해 재공급되는 연료가스를 분사시켜 상기 애노드의 표면에 부착된 카본을 제거하는 분사노즐부;를 포함하고, 상기 리사이클부는, 상기 배기가스 중의 카본을 분리하는 카본필터와 상기 분리된 카본을 저장하는 카본저장탱크를 포함하는 카본분리장치;와, 상기 카본분리장치를 통과한 배기가스 중의 이산화탄소를 분리하는 CO 2 분리장치;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 연료전지부에서 배출되는 배기가스를 정제하여 애노드로 재공급하는 리사이클부를 구비함으로써 미반응 연료가스의 재사용이 가능하여 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 리사이클부로부터 재사용되는 연료가스는 분사노즐부를 통해 애노드로 공급됨으로써 애노드 표면의 카본침적으로 인한 연료전지의 성능저하를 막을 수 있는 효과가 있다.
청구항
번호청구항
1

애노드 및 캐소드가 구비된 고체산화물 연료전지(SOFC)가 적어도 하나 이상 포함되는 연료전지부;와상기 애노드로 천연가스를 공급하는 연료공급부;상기 캐소드로 산소를 공급하는 산소공급부;상기 연료전지부로부터 배출되는 배기가스를 정제한 후에 상기 애노드로 연료가스를 재공급하는 리사이클부; 및상기 리사이클부를 통해 재공급되는 연료가스를 분사시켜 상기 애노드의 표면에 부착된 카본을 제거하는 분사노즐부;를 포함하고,상기 리사이클부는,상기 배기가스 중의 카본을 분리하는 카본필터와 상기 분리된 카본을 저장하는 카본저장탱크를 포함하는 카본분리장치;와,상기 카본분리장치를 통과한 배기가스 중의 이산화탄소를 분리하는 CO2 분리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스를 연료로 사용하는 고체산화물 연료전지시스템.

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제1항에 있어서,상기 연료전지부는,상기 연료공급부와 연결되는 천연가스도관과, 상기 리사이클부를 통해 재공급되는 연료가스의 통로가 되는 연료가스도관이 구비된 퍼니스(furnace);와상기 퍼니스 내부에 구비되고, 상기 산소공급부와 연결되어 내부에 산소유로가 형성되는 지지체와, 상기 지지체의 외측면으로부터 순차적으로 적층되는 캐소드, 전해질 및, 애노드로 이루어지는 복수의 관형 고체산화물 연료전지;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연가스를 연료로 사용하는 고체산화물 연료전지시스템.

3

제2항에 있어서,상기 산소공급부로부터 공급된 산소의 이동통로가 되는 유입구가 구비되고 일측 단부가 개방된 커버;와상기 커버 및 퍼니스와 회전가능하게 체결되며, 일측에는 상기 커버의 내부와 연통되도록 복수의 산소유입공이 구비되고, 타측에는 상기 복수의 관형 고체산화물 연료전지의 내부와 연통하여 체결되도록 산소배출공이 구비되는 중공의 회동구; 및일 단부는 상기 산소유입공과 일체로 체결되고, 타 단부는 상기 관형 고체산화물 연료전지의 내부에 위치되는, 양 단부가 개방된 산소튜브;가 더 구비되고,상기 관형 고체산화물 연료전지의 말단부는 폐쇄되고, 상기 회동구의 측부에는 배출되는 산소의 이동통로가 되는 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 천연가스를 연료로 사용하는 고체산화물 연료전지시스템.

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