KR100464203B1 - Heating system for fuel cell and control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 공급되는 연료로부터 수소를 생성하는 개질기와, 전해질을 사이에 두고 양쪽에 각각 양극과 음극이 배치됨과 아울러 그 중 양극에는 상기 개질기에서 발생된 수소 또는 수소를 함유한 연료가 공급되는 반면 음극에는 산소 또는 산소를 함유한 산화제가 공급되어 수소와 산소의 전기 화학적 반응에 의해 전기와 열을 발생시키는 스택이 구비되어 구성된 연료전지시스템에 있어서, 상기 연료전지시스템에는 상기 연료전지시스템에서 발생된 배기가스를 안내하고 상기 배기가스를 활용하여 물을 가열하는 온수발생부가 장착된 배기라인이 구비되어 구성됨으로써, 연료전지의 에너지 활용도를 높일 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a heat utilization system of a fuel cell and a method of controlling the same, wherein a reformer for generating hydrogen from a supplied fuel and an anode and a cathode are disposed on both sides of an electrolyte therebetween, and the anode includes a reformer. In a fuel cell system comprising a stack for generating hydrogen or a hydrogen-containing fuel, while a cathode is supplied with an oxygen or an oxygen-containing oxidant to generate electricity and heat by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen. The fuel cell system includes an exhaust line equipped with a hot water generator for guiding the exhaust gas generated from the fuel cell system and heating the water by using the exhaust gas, so as to increase energy utilization of the fuel cell. It is.
Description
본 발명은 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 개질기의 배기가스를 활용하여 난방 및 온수공급을 시행하거나, 수분공급부를 작동시켜 개질기 및 스택에 수분을 공급하는 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat utilization system of a fuel cell and a method of controlling the same, wherein heating and hot water supply is performed using exhaust gas of a reformer, or a fuel cell heat is supplied to supply moisture to the reformer and the stack by operating a water supply unit. It relates to a system and a control method thereof.
일반적인 연료전지는 연료가 가지고 있는 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환시키는 장치로서 통상 스택(stack)의 내부에 고분자 전해질막을 사이에 두고 다공질인 양극(anode)과 음극(cathode)을 부착하여 양극(산화전극 또는 연료극)에는 수소 또는 수소를 함유하는 연료가스를 공급하는 반면 음극(환원전극 또는 공기극)에는 산소를 함유하는 산화가스를 공급한다. 이 과정에서 양극에서는 연료인 수소의 전기화학적 산화가 일어나고 음극에서는 산화제인 산소의 전기화학적 환원이 일어나며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 열을 함께 얻을 수 있다.A general fuel cell is a device for directly converting energy contained in a fuel into electrical energy. A porous anode and a cathode are attached to each other with a polymer electrolyte membrane interposed inside a stack to attach a cathode (oxide electrode). Alternatively, the anode is supplied with hydrogen or a fuel gas containing hydrogen, while the cathode (reduction electrode or cathode) is supplied with an oxidizing gas containing oxygen. In this process, electrochemical oxidation of hydrogen as a fuel occurs at the anode, and electrochemical reduction of oxygen as an oxidant at the cathode, and electricity and heat can be obtained together due to the movement of electrons.
이러한 연료전지는 스택의 전해질막이 건조해지면 수소이온(H+)의 전도도가 떨어지거나 전해질막이 수축되면서 막과 전극의 접촉저항이 증가하여 스택의 성능이 저하할 우려가 있으므로 통상 스택으로의 연료 또는 공기공급 시 항상 물을 수증기 형태로 만들어 함께 공급하고 있었다.Such a fuel cell is generally fuel or air into the stack because the conductivity of hydrogen ions (H + ) decreases when the electrolyte membrane of the stack is dried or the electrolyte membrane shrinks, thereby increasing the contact resistance between the membrane and the electrode. At the time of supply, water was always supplied in the form of water vapor.
또한, 상기 스택에 수소를 공급하는 개질기는 공급받은 연료가 개질기의 내부에 형성된 반응로에 유입되면, 그 반응로에 채워진 연료에 수증기 및 산소가 공급됨과 아울러 상기 개질기의 버너가 작동되어 개질 반응이 진행되고, 이 개질 반응을 통해 생성된 수소가 상기 스택에 공급되며, 이때 상기 개질기의 반응메커니즘을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.In addition, the reformer for supplying hydrogen to the stack, when the supplied fuel is introduced into the reactor formed inside the reformer, the steam and oxygen is supplied to the fuel filled in the reactor and the burner of the reformer is operated to reform the reaction. Proceeding, hydrogen generated through the reforming reaction is supplied to the stack, and the reaction mechanism of the reformer will be described in more detail as follows.
CH4+ H2O ?? CO + 3H2------ (식1)CH 4 + H 2 O ?? CO + 3H 2 ------ (Equation 1)
CO + H2O ?? CO2+ H2------ (식2)CO + H 2 O ?? CO 2 + H 2 ------ (Equation 2)
상기 식1의 반응식에서 보는 바와 같이 메탄(LNG의 주성분)을 상기 개질기로 공급하면, 공급된 메탄은 수소를 발생시키기 위한 연료와, 상기 반응식이 성립되기 위한 조건인 600도 이상의 고온상태를 이루기 위해 상기 개질기 내부에 장착된 버너를 작동시키기 위한 연료로 나뉘어져 공급되며, 상기 수소를 발생시키기 위한 연료와 반응하는 물(H2O) 역시 고온의 기체로 공급된다.When methane (the main component of LNG) is supplied to the reformer as shown in the reaction formula of Equation 1, the supplied methane is a fuel for generating hydrogen and a high temperature of 600 degrees or more, which is a condition for the reaction to be established. The fuel is divided into a fuel for operating a burner mounted inside the reformer, and water (H 2 O) reacting with the fuel for generating hydrogen is also supplied as a hot gas.
상기 식1의 반응식에서 생성된 일산화탄소(CO)는 상기 연료전지 촉매의 활성을 저하시켜 성능을 감소시키는 원인이 되므로 이를 제거해야 되며, 이를 제거하는 과정은 식2의 반응식에서 보는 바와 같이 일산화탄소(CO)와 물(H2O)을 반응시켜 상기 일산화탄소(CO)를 제거하고, 수소(H2)를 생성한다.Carbon monoxide (CO) generated in the reaction formula of Equation 1 should be removed because it reduces the activity of the fuel cell catalyst to reduce the performance, the process of removing this, as shown in the reaction equation of Equation 2 (CO) ) And water (H 2 O) to remove the carbon monoxide (CO), to produce hydrogen (H 2 ).
또한, 상기 식2의 반응식은 800도 정도에서 1차반응을 시키고, 200도 정도에서 2차반응을 시키며, 상기 개질기 내부의 온도를 상승시키는 버너에서 발생된 열은 개질 반응 후 고온의 연소열을 함유한 상태의 배기가스로 외부에 방출된다.In addition, the reaction formula of Equation 2 is the first reaction at about 800 degrees, the second reaction at about 200 degrees, the heat generated from the burner to increase the temperature inside the reformer contains a high temperature heat of combustion after reforming reaction It is released to the outside as exhaust gas in a state.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 연료전지에 있어서는 상기 연료전지에서 배출되는 배기가스에 함유된 고온의 연소열이 외부로 그대로 방출되어 그 열을 활용하지 못함으로써 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.However, in the conventional fuel cell configured as described above, there is a problem in that high-temperature combustion heat contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell is discharged to the outside as it is not utilized, and energy is wasted.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 연료전지시스템에서 방출되는 배기가스에 포함된 열을 활용함으로써, 에너지의 활용도를 높이는 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above problems is to provide a heat utilization system of a fuel cell and a method of controlling the same, by utilizing heat included in exhaust gas emitted from a fuel cell system, thereby increasing the utilization of energy.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 연료전지의 열 활용 시스템을 도시한 블록 다이어그램,1 is a block diagram showing a heat utilization system of a fuel cell which is an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 연료전지의 열 활용 시스템 제어방법 및 실행되는 과정을 도시한 흐름도.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method and a process of controlling the heat utilization system of the fuel cell of FIG. 1.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
1 : 개질기 2 : 스택1: reformer 2: stack
3 : 연료전지시스템 4 : 배기라인3: fuel cell system 4: exhaust line
10 : 온수발생부 11 : 물탱크10: hot water generating unit 11: water tank
11a : 온도센서 11b : 레벨게이지11a: temperature sensor 11b: level gauge
12 : 온수순환로 13 : 열교환기12: hot water circulation path 13: heat exchanger
14 : 상수보충로 14a : 개폐밸브14: water supply path 14a: on-off valve
15 : 펌프15: Pump
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 연료전지의 열 활용 시스템은 공급되는 연료로부터 수소를 생성하는 개질기와, 전해질을 사이에 두고 양쪽에 각각 양극과 음극이 배치됨과 아울러 그 중 양극에는 상기 개질기에서 발생된 수소 또는 수소를 함유한 연료가 공급되는 반면 음극에는 산소 또는 산소를 함유한 산화제가 공급되어 수소와 산소의 전기화학적 반응에 의해 전기와 열을 발생시키는 스택이 구비되어 구성된 연료전지시스템에 있어서, 상기 연료전지시스템에는 상기 연료전지시스템에서 발생된 배기가스를 안내하는 배기라인과, 온도센서 및 레벨게이지가 장착된 물탱크와, 상기 물탱크에 연통되어 물탱크내의 물이 외부로 유동되는 온수순환로와, 상기 온수순환로의 일정부분을 수용하며 상기 배기라인에 장착되어 상기 배기가스로 상기 온수순환로의 물을 가열하는 열교환기와, 상기 물탱크에서 상기 열교환기로 물이 공급되는 온수순환로에 연통되어 물을 보충하는 상수보충로로 이루어진 온수발생부가 구비되어 구성된다.The heat utilization system of the fuel cell for achieving the object of the present invention as described above is a reformer for producing hydrogen from the fuel supplied, and the anode and the cathode are disposed on both sides with an electrolyte therebetween and the reformer in the anode The fuel cell system is provided with a stack for generating electricity and heat by supplying hydrogen or a hydrogen-containing fuel generated in the fuel cell, while an anode is supplied with oxygen or an oxygen-containing oxidant. The fuel cell system includes an exhaust line for guiding exhaust gas generated from the fuel cell system, a water tank equipped with a temperature sensor and a level gauge, and water in communication with the water tank to flow outside. A hot water circulation path and a portion of the hot water circulation path and installed in the exhaust line to exhaust the exhaust gas Heat exchanger to heat water in the hot water circulation passage, is in communication with the hot water circulating in the water tank in which water is fed into the heat exchanger consists of water are provided with additional generation consisting of a constant replenishment of the replenishment water.
또한, 연료전지의 열 활용 시스템 제어방법은 물탱크에 장착된 온도센서로 상기 물탱크에 저장된 물의 온도를 측정하여 설정온도 이상인지 아닌지를 판단하는 판단단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도가 설정온도 이상이고, 상기 물탱크에 저장된 유량 또한 설정유량 이상일 시, 상기 물탱크에 보충수 공급 및 상기 물탱크에 저장된 물의 가열을 중단하는 제 1단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도가 설정온도 이상이고, 상기 물탱크에 저장된 유량은 설정유량 이상이 아닐 시, 상기 물탱크에 보충수가 공급되는 것을 중단함과 동시에 상기 물탱크에 저장된 물을 가열하는 제 2단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도가 설정온도 이상이 아니고, 상기 물탱크에 저장된 유량은 설정유량 이상일 시, 상기 물탱크에 보충수가 공급되는 것을 중단함과 동시에 상기 물탱크에 저장된 물을 가열하는 제 3단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도가 설정온도 이상이 아니고, 상기 물탱크에 저장된 유량 또한 설정유량 이상이 아닐 시, 상기 물탱크에 가열된 보충수를 공급함과 동시에 상기 물탱크에 저장된 물의 가열을 중단하는 제 4단계를 포함하여 진행된다.In addition, the method of controlling the heat utilization system of the fuel cell is determined by measuring the temperature of the water stored in the water tank with a temperature sensor mounted on the water tank to determine whether or not the set temperature or more, and the water temperature is set in the determination step When the flow rate is higher than the temperature and the flow rate stored in the water tank is equal to or higher than the set flow rate, the first step of stopping supply of replenishment water to the water tank and heating of the water stored in the water tank; When the flow rate stored in the water tank is not more than a set flow rate, the second step of stopping the supply of supplemental water to the water tank and at the same time heating the water stored in the water tank, the temperature of the water in the determination step Is not higher than the set temperature, and when the flow rate stored in the water tank is higher than the set flow rate, the supplementary water is stopped supplied to the water tank. In addition, the third step of heating the water stored in the water tank, and when the temperature of the water in the determination step is not more than the set temperature, the flow rate stored in the water tank is also not more than the set flow rate, the water tank is heated And a fourth step of stopping the heating of the water stored in the water tank while supplying the supplemental water.
이하 본 발명의 일 실시예인 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a heat utilization system of a fuel cell and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 연료전지의 열 활용 시스템을 도시한 블록 다이어그램으로써, 도 1에 도시한 바와 같이 연료전지의 열 활용 시스템은 가솔린이나 여타의 탄화수소(LNG, LPG, CH3OH...)계열의 연료가 채워져 있는 연료탱크에 연결되어 공급되는 연료로부터 수소를 생성하는 개질기(Reformer)(1)와, 상기 개질기(1)에 연결되어 상기 개질기(1)로부터 생성된 수소의 산화반응 및 별도로 공급되는 산소의 환원반응이 동시에 일어나면서 전기와 열이 함께 발생되는 스택(Stack)(2) 등이 구비되어 구성된 연료전지시스템(3)과, 상기연료전지시스템(3)에서 발생된 배기가스를 안내하고 상기 배기가스를 활용하여 물을 가열하는 온수발생부(10)가 장착된 배기라인(4)으로 구성된다.1 is a block diagram illustrating a heat utilization system of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the heat utilization system of a fuel cell includes gasoline or other hydrocarbons (LNG, LPG, CH 3 OH. Reformer (1) for producing hydrogen from fuel supplied to a fuel tank filled with a series of fuels, and oxidation of hydrogen generated from reformer (1) connected to reformer (1) A fuel cell system 3 including a stack 2 for generating electricity and heat together with a reaction and a reduction reaction of oxygen supplied separately, and the fuel cell system 3 It consists of an exhaust line (4) equipped with a hot water generating unit 10 for guiding the exhaust gas and heating the water by utilizing the exhaust gas.
상기 온수발생부(10)는 온도센서(11a) 및 레벨게이지(11b)가 장착되고 내부 수용공간에 물이 저장되는 물탱크(11)와, 상기 물탱크(11)에 연통되어 물탱크(11) 내의 물이 외부로 유동되는 온수순환로(12)와, 상기 온수순환로(12)의 일정부분을 수용하며 상기 배기라인(4)에 장착되어 상기 배기가스로 상기 온수순환로(12)의 물을 가열하는 열교환기(13)와, 상기 물탱크(11)에서 상기 열교환기(13)로 물이 공급되는 온수순환로(12)에 연통되어 개폐밸브(14a)에 의해 제어되며 물을 보충하는 상수보충로(14)로 구성되고, 상기 물탱크(11)와 상수보충로(14) 사이의 상기 온수순환로(12)에는 펌프(15)가 장착되어 상기 물탱크(11)에서 상기 온수순환로(12)에 물이 유입되는 것을 제어한다.The hot water generating unit 10 is equipped with a temperature sensor (11a) and the level gauge (11b) and the water tank 11 is stored in the inner receiving space and the water tank 11 in communication with the water tank (11) ) Is accommodated in the hot water circulation path 12 and the hot water circulation path 12 in which water flows to the outside, and is mounted to the exhaust line 4 to heat the water in the hot water circulation path 12 with the exhaust gas. Is connected to a heat exchanger 13 and a hot water circulation path 12 through which water is supplied from the water tank 11 to the heat exchanger 13, controlled by an on / off valve 14a and supplementing water. And a pump 15 is mounted on the hot water circulation path 12 between the water tank 11 and the constant water supply path 14 to the hot water circulation path 12 from the water tank 11. Control the ingress of water.
마찬가지로, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 상수보충로(14)에 장착되는 개폐밸브(14a) 대신에 펌프를 장착하여도 동일한 작용을 이룰 수 있다.Likewise, in another embodiment of the present invention, the same function can be achieved by installing a pump instead of the on / off valve 14a mounted on the constant water supply passage 14.
또한, 상기 온수순환로(12)에 장착되는 펌프(15)를 대신하여 개폐밸브를 장착하여도 동일한 작용을 이룰 수 있지만, 이때는 상기 물탱크(11)에서 물이 유출되는 유출구는 상기 물탱크(11)의 하측에 형성하고, 물이 유입되는 유입구는 상기 물탱크(11)의 상측에 설치하여 자연대류에 의해 물이 유동되도록 한다.In addition, the same operation can be achieved by installing an on-off valve in place of the pump 15 mounted on the hot water circulation path 12, but in this case, an outlet through which water flows out of the water tank 11 is the water tank 11. It is formed at the lower side of the, and the inlet for the water flow is installed on the upper side of the water tank 11 to allow the water to flow by natural convection.
상기와 같이 구성된 연료전지의 열 활용시스템은 다음과 같은 작용효과와 시스템 제어방법을 갖는다.The heat utilization system of the fuel cell configured as described above has the following operational effects and system control method.
상기 연료전지시스템은 가솔린이나 여타의 탄화수소(LNG, LPG, CH3OH...)계열의 연료가 채워진 상기 연료탱크(미도시)에서 공급되는 연료액이 물과 공기가 혼합되면서 개질기(1)로 유입되고, 그 연료액의 일부는 상기 개질기(1)의 버너로 유입되어 연소되고, 나머지는 상기 개질기(1)의 반응로로 유입되어 탈황반응 및 개질 반응 그리고 수소정제반응을 거치면서 수소를 발생시키게 되고, 그 수소는 상기 스택(2)의 연료극으로 공급되어 공기극으로 공급되는 산소와 함께 전기화학적 반응을 거치면서 전기와 열을 발생시키게 되며, 이 중 전기는 전력변환기(미도시)를 거쳐 각각의 전기제품에 인가되면서 전원으로 사용된다.The fuel cell system includes a reformer (1) in which fuel and liquid supplied from the fuel tank (not shown) filled with gasoline or other hydrocarbon (LNG, LPG, CH 3 OH ...) fuel are mixed. Part of the fuel liquid is introduced into the burner of the reformer 1 and combusted, and the remainder is introduced into the reactor of the reformer 1, and the hydrogen is passed through a desulfurization reaction, a reforming reaction, and a hydrogen purification reaction. Hydrogen is generated to generate electricity and heat through an electrochemical reaction together with oxygen supplied to the anode of the stack 2 and supplied to the cathode of the stack 2, and the electricity passes through a power converter (not shown). It is applied to each electric product and used as a power source.
이때, 상기 개질기(1)의 버너에서 발생된 연소열이 함유된 배기가스 및 상기 스택(2)에서 발생되는 배기가스 등으로 이루어진 상기 연료전지시스템의 배기가스를 활용하는 열 활용 시스템 및 그 제어방법은 도 2에 도시한 바와 같이 상기 물탱크(11)에 장착된 온도센서(11a)로 상기 물탱크(11)에 저장된 물의 온도(T)를 측정하여 설정온도(T0) 이상인지 아닌지를 판단하는 판단단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도가 설정온도(T0) 이상이고, 상기 물탱크(11)에 저장된 유량(L) 또한 설정유량(L0) 이상일 시, 상기 물탱크(11)에 보충수 공급 및 상기 물탱크에 저장된 물의 가열 등을 중단하는 제 1단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도(T)가 설정온도(T0) 이상이고, 상기 물탱크(11)에 저장된 유량(L)은 설정유량(L0) 이상이 아닐 시, 상기 물탱크(11)에 보충수가 공급되는 것을 중단함과 동시에 상기 물탱크(11)에 저장된 물을 가열하는 제 2단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도(T)가 설정온도(T0) 이상이 아니고, 상기 물탱크(11)에 저장된 유량(L)은 설정유량(L0) 이상일 시, 상기 물탱크(11)에 보충수가 공급되는 것을 중단함과 동시에 상기 물탱크(11)에 저장된 물을 가열하는 제 3단계와, 상기 판단단계에서 상기 물의 온도(T)가 설정온도(T0) 이상이 아니고, 상기 물탱크(11)에 저장된 유량(L) 또한 설정유량(L0) 이상이 아닐 시, 상기 물탱크(11)에 가열된 보충수를 공급함과 동시에 상기 물탱크(11)에 저장된 물의 가열을 중단하는 제 4단계를 포함하여 진행된다.At this time, the heat utilization system utilizing the exhaust gas of the fuel cell system consisting of the exhaust gas containing the combustion heat generated in the burner of the reformer 1 and the exhaust gas generated in the stack (2) and the control method thereof As shown in FIG. 2, the temperature sensor 11a mounted on the water tank 11 measures the temperature T of the water stored in the water tank 11 to determine whether or not the set temperature T 0 or more. In the determining step, and when the temperature of the water in the determination step is equal to or greater than the set temperature (T 0 ), and the flow rate (L) stored in the water tank 11 is also equal to or greater than the set flow rate (L 0 ), the water tank (11) A first step of stopping supply of supplemental water and heating of water stored in the water tank, and in the determining step, the temperature T of the water is equal to or greater than a set temperature T 0 , and the flow rate stored in the water tank 11 L) is not more than when setting the flow rate (L 0), supplemented to the water tank 11 That the stop is supplied, and at the same time the second stage of heating the water stored in the water tank 11, the water temperature (T) is not equal to the set temperature (T 0) or more in the determination step, the water tank ( When the flow rate (L) stored in 11) is equal to or greater than the set flow rate (L 0 ), the third step of stopping the supply of supplemental water to the water tank (11) and heating the water stored in the water tank (11) and When the temperature (T) of the water in the determination step is not equal to or greater than the set temperature (T 0 ), and the flow rate (L) stored in the water tank 11 is not equal to or greater than the set flow rate (L 0 ), the water tank ( And a fourth step of stopping the heating of the water stored in the water tank 11 at the same time as supplying the supplemental water heated to 11).
상기 제 1단계는 상기 물탱크(11)에 장착된 레벨게이지(11b)로 상기 물탱크(11)에 저장된 물의 유량(L)을 측정하고, 설정유량(L0) 이상인지, 아닌지를 판단하는 단계와, 상기 물탱크(11)의 유량(L)이 설정유량(L0) 이상일 시, 상기 물탱크(11)에 연통된 온수순환로(12)에 장착된 상기 펌프(15)의 작동을 중지하여 물이 유입되는 것을 중단함과 동시에, 상기 온수순환로(12)에 연통된 상수보충로(14)의 개폐밸브(14a)를 닫아 보충수가 공급되는 것을 중단하는 단계로 진행된다.The first step is to measure the flow rate (L) of the water stored in the water tank 11 with the level gauge (11b) mounted on the water tank 11, and to determine whether or not the set flow rate (L 0 ) or more In step S, when the flow rate L of the water tank 11 is greater than or equal to the set flow rate L 0 , the operation of the pump 15 mounted in the hot water circulation path 12 connected to the water tank 11 is stopped. By stopping the inflow of water, and closing the on-off valve 14a of the water supply passage 14 communicated with the hot water circulation passage 12, the flow of the supplementary water is stopped.
상기 제 2단계, 또는 제 4단계는 상기 물탱크(11)에 장착된 레벨게이지(11b)로 상기 물탱크(11)에 저장된 물의 유량(L)을 측정하고, 설정유량(L0) 이상인지, 아닌지를 판단하는 단계와, 상기 물탱크의 유량(L)이 설정유량(L0) 이상이 아닐시, 상기 물탱크(11)에 연통된 온수순환로(12)에 장착된 상기 펌프(15)의 작동을 중지하여 물이 유입되는 것을 중단함과 동시에, 상기 온수순환로(12)에 연통된 상수보충로(14)의 개폐밸브(14a)를 열어 보충수가 상기 온수순환로(12)에 공급되고, 상기 열교환기(13)에 의해 가열된 후, 상기 물탱크(11)에 보충되는 단계로 진행된다.The second or fourth step is to measure the flow rate (L) of the water stored in the water tank 11 with the level gauge (11b) mounted on the water tank 11, and whether or not the set flow rate (L 0 ) or more And determining whether or not, and when the flow rate L of the water tank is not equal to or greater than a set flow rate L 0 , the pump 15 mounted in the hot water circulation path 12 connected to the water tank 11. Stopping the operation of the water to stop the inflow and at the same time, by opening and closing the valve 14a of the constant water supply passage 14 communicated with the hot water circulation passage 12, supplemental water is supplied to the hot water circulation passage 12, After being heated by the heat exchanger 13, the process proceeds to replenishment with the water tank 11.
상기 제 3단계는 상기 물탱크(11)에 장착된 레벨게이지(11b)로 상기 물탱크(11)에 저장된 물의 유량(L)을 측정하고, 설정유량(L0) 이상인지, 아닌지를 판단하는 단계와, 상기 물탱크(11)의 유량(L)이 설정유량(L0) 이상일 시, 상기 온수순환로(12)에 연통된 상수보충로(14)의 개폐밸브(14a)를 닫아 보충수가 공급되는 것을 중단함과 동시에, 상기 펌프(15)를 작동시켜 상기 물탱크(11)에 연통된 온수순환로(12)를 통해 물이 유입되고, 상기 온수순환로(12)에 장착된 열교환기(13)에 의하여 그 물이 가열된 후, 상기 물탱크(11)로 재 유입되는 단계로 진행된다.The third step is to measure the flow rate (L) of the water stored in the water tank 11 with the level gauge (11b) mounted on the water tank 11, and to determine whether or not the set flow rate (L 0 ) or more When the flow rate L of the water tank 11 is equal to or higher than the set flow rate L 0 , the replenishment water is supplied by closing the on / off valve 14a of the water supply passage 14 connected to the hot water circulation path 12. At the same time, the water is introduced through the hot water circulation path 12 connected to the water tank 11 by operating the pump 15, and the heat exchanger 13 mounted on the hot water circulation path 12. After the water is heated, the process proceeds back to the water tank (11).
이와 같이 본 발명에 의한 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법은 상기 개질기 및 스택 등이 구비되어 구성된 연료전지시스템에서 발생되는 열이 함유된 배기가스를 활용하여 상기 물탱크에 저장된 물을 가열하여 난방 및 온수를 사용함으로써, 연료전지의 에너지 활용도를 높이도록 한 것이다.Thus, the heat utilization system and control method of the fuel cell according to the present invention by heating the water stored in the water tank by utilizing the exhaust gas containing heat generated in the fuel cell system is provided with the reformer and the stack, etc. By using heating and hot water, the energy utilization of the fuel cell is increased.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법은 전기와 열을 생성하는 스택 및 상기 스택에 수소를 공급하는 개질기 등에서 발생되는 배기가스를 활용하여 온수발생부의 열교환기를 작동시키고, 상기 열교환기의 작동에 의해 온수탱크에 저장된 물을 가열하여 난방 및 온수를 사용함으로써, 상기 연료전지시스템의 에너지 활용도를 높이는 효과가 있다.As described above, the heat utilization system of the fuel cell and the control method thereof according to the present invention operate a heat exchanger of a hot water generator using exhaust gas generated from a stack generating electricity and heat and a reformer for supplying hydrogen to the stack. By using the heating and hot water by heating the water stored in the hot water tank by the operation of the heat exchanger, there is an effect of increasing the energy utilization of the fuel cell system.
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