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KR20170042914A - Method of Fuel Cell System Operation for Temperature Control of PROX Catalyst - Google Patents

Method of Fuel Cell System Operation for Temperature Control of PROX Catalyst Download PDF

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KR20170042914A
KR20170042914A KR1020150142120A KR20150142120A KR20170042914A KR 20170042914 A KR20170042914 A KR 20170042914A KR 1020150142120 A KR1020150142120 A KR 1020150142120A KR 20150142120 A KR20150142120 A KR 20150142120A KR 20170042914 A KR20170042914 A KR 20170042914A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
catalyst
amount
air
prox
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020150142120A
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Korean (ko)
Inventor
장주찬
이지혜
서호철
Original Assignee
세종공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세종공업 주식회사 filed Critical 세종공업 주식회사
Priority to KR1020150142120A priority Critical patent/KR20170042914A/en
Publication of KR20170042914A publication Critical patent/KR20170042914A/en
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Abstract

The present invention relates to a method of operating a fuel cell system for temperature control of a PROX catalyst comprises: a reforming start step of turning on a switch of a reformer; an air supply start step of determining an amount of air supplied to the PROX catalyst as a predetermined normal supply amount (Q); a gas temperature checking step of checking a temperature of gas discharged from the reformer; a first temperature increasing step of determining the amount of air to three to four times of the normal supply amount if a temperature of the PROX catalyst is equal to or higher than a first temperature and lower than a second temperature; a second temperature increasing step of determining the amount of air to two times of the normal supply amount if the temperature of the PROX catalyst is equal to or higher than the second temperature and lower than a third temperature; a first temperature decreasing step of determining the amount of air as the normal supply amount and operating a cooling fan at the same time if the temperature of the PROX catalyst is equal to or higher than the third temperature; and a temperature maintaining step of maintaining the temperature of the PROX catalyst as a fourth temperature with the cooling fan if the temperature of the PROX catalyst becomes the fourth temperature. The degrees of the first temperature, the second temperature, the third temperature, and the fourth temperature are determined as the first temperature < the fourth temperature < the second temperature < the third temperature, whereby the method of operating a fuel cell system for removing carbon monoxide from the PROX catalyst is performed.

Description

프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법{Method of Fuel Cell System Operation for Temperature Control of PROX Catalyst} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for controlling a temperature of a fuel cell,

본 발명은 프록스 촉매를 갖춘 연료전지 시스템의 구동방법에 관한 것으로, 특히 개질기의 수소 개질 반응에서 일부 생성되는 일산화탄소를 제거하기위해 연료전지 스택 전단에 설치된 프록스 촉매의 온도를 제어하기 위한 연료전지 시스템 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of driving a fuel cell system equipped with a prox catalyst, and more particularly, to a fuel cell system for controlling the temperature of a prox catalyst installed on the upstream side of the fuel cell stack in order to remove carbon monoxide, &Lt; / RTI &gt;

개질기는 연료전지스택을 동력원으로 사용하는 이동형 연료전지발전시스템에 주로 적용된다. 일반적으로 개질기(Reformer)에서 추출된 수소(H2)가스는 연료전지스택 내에 있는 촉매를 피독시켜 연료전지의 수명을 단축시키는 일산화탄소를 반드시 제거해 주어야 만 하고, 이로 인해 프록스(PROX)촉매는 연료전지스택과 개질기를 사용하는 경우 반드시 사용되어야 하는 장치이다.The reformer is mainly applied to a mobile fuel cell power generation system using a fuel cell stack as a power source. Generally, the hydrogen (H2) gas extracted from the reformer must be poisoned by the catalyst in the fuel cell stack to remove carbon monoxide, which shortens the lifetime of the fuel cell. As a result, And a device that must be used when a reformer is used.

개질연료(일례로, LPG, LNG, CNG를 포함한 탄화수소계열 연료)로부터 수소(H2)가스를 추출하는 개질기에는 프록스 촉매가 함께 구성됨으로써, 개질기에서 추출된 수소(H2)가스에 포함된 일산화탄소(CO)를 제거하게 되며, 프록스 촉매는 일산화탄소(CO)로 인한 피독현상을 방지하도록 가스내 일산화탄소(CO)를 제거하는 촉매를 칭한다. A reformer for extracting hydrogen (H2) gas from a reforming fuel (for example, a hydrocarbon-based fuel including LPG, LNG and CNG) is constituted by a proxy catalyst so that carbon monoxide (CO ), And the catalyst refers to a catalyst that removes carbon monoxide (CO) from the gas to prevent poisoning due to carbon monoxide (CO).

프록스 촉매의 주반응은 CO + 1/2O2 CO2 (△H0 298 = -282.984kJ/mol)이며, 발열반응이다. 따라서, 프록스 촉매반응이 개시되려면 촉매활성화온도에 도달하기 전까지는 인위적으로 승온되어야 하나, 촉매반응이 개시되면서부터는 발열에 의해 온도가 상승하게 된다.The main reaction of the prox catalyst is CO + 1 / 2O 2 CO 2 (? H 0 298 = -282.984 kJ / mol), which is an exothermic reaction. Therefore, in order to initiate the catalytic reaction, the temperature should be raised artificially until the catalyst activation temperature is reached, but the temperature is raised by the heat generation from the start of the catalytic reaction.

국내등록특허 10-0784038(2007년12월03일)Korean Registered Patent No. 10-0784038 (December 03, 2007)

상기 특허문헌은 프록스 촉매를 갖춘 반응기가 열교환기 일체로 구성된 것으로, 이를 위해 유입구와 유출구를 구비한 제1내지 제4 배관을 통과해 가스를 냉각시키는 열교환기와, 가스의 흐름상에서 열교환기의 후단에 위치하며 가스에 함유된 일산화탄소(CO)를 다른 물질로 전환하는 프록스 촉매로 구성된 예를 나타낸다.The patent document discloses that a reactor equipped with a prox catalyst is composed of a heat exchanger integrally formed with a heat exchanger for cooling the gas passing through the first to fourth pipes having an inlet and an outlet, (CO) contained in the gas is converted into another substance.

개질기에 적용되는 프록스 촉매도 개질기로부터 열원이 공급되어 활성온도로 상승될 수 있으며, 프록스 촉매의 가열을 위해 적용되는 별도의 히터와 이를 제어하기 위한 관련기기들이 모두 불필요하다.The reforming catalyst may be supplied with a heat source from the reformer to raise the temperature to an activation temperature, and a separate heater applied to the heating of the catalyst catalyst and related devices for controlling the same may be dispensed with.

특히, 연소온도가 약 1000도 이상까지 올라가는 개질기에서 발생되는 열은 프록스 촉매의 활성온도 도달시간을 빨리 할 수 있고, 프록스 촉매의 신속한 예열상태는 개질기에서 나와 프록스 촉매로 들어간 수소(H2)가스에 포함된 일산화탄소(CO)를 신속히 제거해줌으로써 연료전지스택의 피독 피해도 크게 줄일 수 있게 된다.In particular, the heat generated in the reformer, which increases the combustion temperature to about 1000 ° C or higher, can quickly reach the activation temperature of the prox catalyst, and the rapid preheating state of the prox catalyst can be obtained from the hydrogen gas By rapidly removing the carbon monoxide (CO) contained in the fuel cell stack, poisoning damage of the fuel cell stack can be greatly reduced.

그러나, 프록스 촉매가 활성화될 때까지 개질가스에 포함된 일산화탄소가 그대로 통과되는 것이 불가피하고, 가급적 이를 줄이기 위해 프록스 촉매 활성화 전이라도 개질기로부터 고온의 수소가스가 프록스 촉매로 유입될 때 일정량의 공기가 함께 공급되어야하고, 이로 인해 프록스 촉매 활성화를 위한 시간이 길어지는 문제가 있다. However, it is inevitable that the carbon monoxide contained in the reformed gas is passed through until the activation of the prox catalyst. In order to reduce this, it is necessary that a certain amount of air is introduced into the prox catalyst There is a problem that the time for activation of the catalyst is prolonged.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 프록스 촉매 활성화를 위한 승온시간을 단축하고, 온도를 제어하기 위해 온도에 따라 공기량 공급을 제어하는 프록스 촉매의 온도 제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell system driving method for controlling temperature of a prox catalyst for shortening a temperature rise time for activating a prox catalyst and controlling an air amount supply according to temperature, The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법은 개질기를 스위치 온하는 개질시작단계; 상기 프록스로 공급하는 공기량을 기 정해진 정상공급량(Q)으로 정하는 공기공급개시단계; 상기 개질기에서 토출되는 가스온도 확인단계; 상기 가스온도가 제1온도 이상이고, 제2온도보다 작으면, 상기 공기량을 상기 정상공급량의 3~4배로 정하는 제1승온단계; 상기 프록스의 온도가 제2온도 이상이고, 제3온도보다 작으면, 상기 공기량을 상기 정상공급량의 2배로 정하는 제2승온단계; 상기 프록스의 온도가 제3온도 이상이면 상기 공기량을 상기 정상공급량으로 정하는 동시에 냉각팬을 작동시키는 제1감온단계;According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a fuel cell system for controlling temperature of a catalyst, comprising: a reforming start step of switching on a reformer; An air supply start step of determining an amount of air to be supplied to the proxy as a predetermined normal supply amount Q; Determining a temperature of the gas discharged from the reformer; A first temperature increasing step of setting the amount of air to be 3 to 4 times the normal supply amount when the gas temperature is higher than the first temperature and lower than the second temperature; A second temperature increasing step of setting the amount of air to be twice the normal supply amount when the temperature of the prox is equal to or higher than the second temperature and lower than the third temperature; A first warming-up step of operating the cooling fan while setting the amount of air as the normal supply amount when the temperature of the prox is not less than the third temperature;

상기 프록스의 온도가 제4온도가 되면 상기 냉각팬으로 상기 프록스의 온도를 상기 제4온도를 유지하는 온도유지단계; 로 이루어지고, 상기 제1온도, 상기 제2온도, 상기 제3온도, 상기 제4온도의 크기는 제1온도 <제4온도 <제2온도 <제3온도로 정함으로서 프록스에서 일산화탄소를 제거를 위한 연료전지 시스템 구동방법이 수행되는 것을 특징으로 한다.Maintaining the temperature of the prox as the fourth temperature with the cooling fan when the temperature of the proximal reaches the fourth temperature; The third temperature, and the fourth temperature are set to a first temperature, a fourth temperature, a second temperature, and a third temperature to remove carbon monoxide from the prox. The method for driving the fuel cell system is performed.

이러한 본 발명은 프록스 촉매의 활성화온도 도달 전에 일산화탄소의 통과를 최소화시키고, 활성화 온도까지의 승온 시간을 단축시킴으로서, 수소가스의 스택 투입시간과 발전 대기 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of minimizing the passage of carbon monoxide before reaching the activation temperature of the catalyst catalyst and shortening the temperature rise time to the activation temperature, thereby reducing the stacking time of the hydrogen gas and the waiting time for power generation.

도 1은 본 발명에 따른 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법의 흐름도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system for controlling temperature of a catalyst according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart of a method of driving a fuel cell system for temperature control of a catalyst according to the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.

도 1은 본 실시예에 따른 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템을 나타낸다.1 shows a fuel cell system for temperature control of a prox catalyst according to this embodiment.

도시된 바와 같이, 개질기(20)는 공기와 함께 착화연료(LPG 등)를 연소하고 고온 배기가스가 발생되는 연소부(21)와, 연소열과 배기가스열로 가열되어 활성온도로 상승되는 산화촉매와 함께 개질연료의 개질화로 수소(H2)를 생성해주는 촉매부(22)가 포함된다. As shown in the figure, the reformer 20 includes a combustion section 21 which burns an ignition fuel (LPG or the like) together with air and generates a high temperature exhaust gas, a combustion section 21 which is heated by combustion heat and exhaust gas heat, And a catalyst part 22 for generating hydrogen (H2) by reforming the reforming fuel.

개질기(20)에는 연소를 위한 착화연료와 공기 및 개질연료와 함께 연료 개질화에 필요한 물을 공급하기 위한 다수의 라인들이 함께 구성된다.The reformer 20 is composed of a plurality of lines for supplying the ignition fuel for combustion and the air and the reforming fuel together with water necessary for fuel reforming.

또한, 개질기(20)에는 개질기(20)의 버너 연소에 의한 고온 배기가스를 이용해 열교환이 이루어지는 증발기가 더 구비되는데, 증발기는 고온 배기가스가 개질기(20)의 외부로 빠져나가기 전 착화연료와 공기 및 개질연료를 예열하고 특히 연료 개질화에 필요한 수증기를 공급하도록 물을 가열할 수 있게 된다.The reformer 20 is further provided with an evaporator that performs heat exchange using high temperature exhaust gas by burner burning of the reformer 20. The evaporator is configured such that the high temperature exhaust gas is introduced into the reformer 20, And the water can be heated to preheat the reforming fuel and in particular to supply water vapor necessary for fuel reforming.

연료전지스택(28)은 개질기에서 생성되어 프록스를 거쳐 공급되는 수소 가스를 소모하여 전력을 생산하는 장치로서, 스택에서의 발전을 위해 필요한 별도의 공기 혹은 산소 공급라인(미도시)이 형성되어야한다. The fuel cell stack 28 is a device for producing electricity by consuming hydrogen gas generated in the reformer and supplied through the prox- imal, and a separate air or oxygen supply line (not shown) necessary for power generation in the stack must be formed .

프록스 촉매(5)는 프록스(PROX)반응기(1) 내부에 위치하며, 개질기로부터 수소와 일산화탄소가 유입되는데, 통상 촉매반응을 위해 일정온도(촉매활성화온도)에 도달해야할 뿐만 아니라 일정량의 공기가 공급되어야 한다. The prox catalyst 5 is located inside the Prox reactor 1, and hydrogen and carbon monoxide are introduced from the reformer. Normally, a certain temperature (catalyst activation temperature) is required for the catalytic reaction and a certain amount of air is supplied .

따라서, 프록스반응기(1)는 대기로부터 공기를 유입하고 더불어 개질기(20)로부터 수소(H2)가스를 유입하도록 하우징의 한쪽부위로 연결된 유입커넥터(2)와, 일산화탄소(CO)가 제거된 수소(H2)가스를 배출하도록 상기 하우징의 다른쪽부위로 연결된 배출커넥터(3)와, 상기 하우징의 밀폐된 내부공간에 채워진 일산화탄소(CO)의 선택도가 높은 프록스 촉매(5)로 구성된다. Thus, the proxy reactor 1 comprises an inlet connector 2 connected to one side of the housing for introducing air from the atmosphere and for introducing hydrogen (H2) gas from the reformer 20, hydrogen (CO) A discharge connector 3 connected to the other side of the housing to discharge the H2 gas, and a proxy catalyst 5 having a high degree of selectivity of carbon monoxide (CO) filled in the closed internal space of the housing.

프록스 촉매의 온도가 과열되지 않도록 하기 위해서는 프록스 반응기에 냉각팬을 장착할 수 있으며, 냉각팬은 프록스 촉매 혹은 프록스 반응기의 길이방향으로 온도구배에 따라 장착될 수 있다. In order to prevent the temperature of the catalyst catalyst from overheating, a cooling fan may be installed in the proximal reactor, and the cooling fan may be mounted according to a temperature gradient in the longitudinal direction of the prox catalyst or the prox reactor.

프록스반응기(1)에는 온도센서가 더 구비되고, 온도센서는 프록스반응기(1)의 하우징이나 프록스촉매(5)의 활성화 온도를 검출함으로써 프록스 촉매반응에 필요하거나, 프록스 촉매의 온도를 제어하기 위해 공기공급관(2)을 통해 유입되는 공기량을 제어할 수 있다.The proxy reactor 1 is further provided with a temperature sensor which detects the activation temperature of the housing or the proxy catalyst 5 of the proxy reactor 1 to control the temperature of the proxy catalyst The amount of air flowing through the air supply pipe 2 can be controlled.

이때, 상기 개질기(20)에 증발기가 더 구비된 경우, 고온의 배기가스는 증발기를 거친 후 대기로 배출됨으로써 버너 연소를 위해 공급되는 착화연료와 공기는 물론 개질화되는 개질연료가 미리 예열될 수 있고, 특히 연료 개질화에 필요한 수증기를 공급하도록 물이 가열되어 수증기로 전환될 수 있다.In this case, when the reformer 20 further includes an evaporator, the exhaust gas of high temperature is exhausted to the atmosphere after passing through the evaporator, so that the reforming fuel to be reformed, as well as the ignition fuel and air supplied for burner burning, The water can be heated and converted to water vapor, particularly to provide water vapor necessary for fuel reforming.

한편, 도 2는 본 실시예에 따른 프록스 촉매 급속승온방법의 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart of a rapid catalyst temperature raising method according to the present embodiment.

개질기(20)는 스위치 온 신호에 의해 가동되면, 개질기의 승온 정도에 따라 프록스로 공급하는 공기량을 서서히 올려 도달된 정상 공급량(Q)을 유지한다. 정상공급량은 프록스 촉매반응을 위해 처리해야할 일산화탄소량에 따라 정해진다. When the reformer 20 is operated by the switch-on signal, the amount of air supplied to the reformer gradually increases according to the degree of temperature increase of the reformer, thereby maintaining the normal supply amount Q reached. The normal feed rate is determined by the amount of carbon monoxide to be treated for the prox catalyst reaction.

이어, 개질기에서 토출되는 가스온도를 확인한다. 가스온도는 일산화탄소를 포함한 수소의 온도인데, 프록스 촉매(5)의 온도로 대신할 수도 있다. 따라서 온도센서의 위치는 개질기 후단이거나 프록스 촉매가 될 수 있다. Next, the temperature of the gas discharged from the reformer is checked. The gas temperature is the temperature of hydrogen including carbon monoxide, but it may be replaced with the temperature of the proxy catalyst 5. Therefore, the position of the temperature sensor may be the rear end of the reformer or a prox catalyst.

또한, 프록스로 공급하는 공기량을 기 정해진 정상공급량(Q)으로 공기공급을 개시하기 전에, 우선적으로 개질기에서 토출되는 가스온도 혹은 프록스 촉매의 온도를 체크함으로써 촉매 활성온도로 높이기 위한 예열과정 혹은 공기량 제어과정이 필요 한지 여부를 판단할 수도 있다. Also, before starting the supply of air to the normal supply amount (Q) determined by the amount of air supplied to the prox- ies, the preheating process or the air amount control for increasing the catalytic activation temperature by checking the temperature of the gas discharged from the reformer or the temperature of the prox- It may also be determined whether the process is necessary.

이어, 가스온도(Tg)가 제1온도(T1) 이상이고, 제2온도(T2)보다 작으면, 공기량을 정상공급량의 3~4배로 정하는 제1승온단계를 수행한다. 정상공급량의 3~4배로 공기를 공급하는 이유는 다량의 외기를 이용해 프록스 촉매의 가열 초기 급격한 온도상승을 위해서이다. 프록스 촉매로 유입되는 공기량이 증가하여 산소 분위기가 커지면 촉매반응에 의해 프록스 온도가 급격히 상승하며, 지나친 온도상승은 촉매 손상을 유발할 수도 있다. Next, when the gas temperature Tg is equal to or higher than the first temperature T1 and lower than the second temperature T2, the first heating step of setting the air amount to 3 to 4 times the normal supply amount is performed. The reason why air is supplied at three to four times the normal supply amount is to increase the initial temperature of the catalyst catalyst by a large amount of outside air. When the amount of air introduced into the catalyst increases and the oxygen atmosphere increases, the temperature of the catalyst rapidly increases due to the catalytic reaction, and excessive temperature rise may cause catalyst damage.

한편, 가스온도가 제1온도보다 작은 경우는 프록스로 공급하는 공기량을 기 정해진 정상공급량(Q)으로 공기공급을 계속 수행한다. 시간이 지남에 따라 개질기로부터의 개질가스 온도는 높아지고 공기공급량도 정상공급량(Q)에 불과하므로 가스온도는 일정 시간 경과 후에는 제1온도(T1)에 도달하게 된다. On the other hand, when the gas temperature is lower than the first temperature, the air supply is continued to the normal supply amount Q determined by the amount of air to be supplied to the proxy. As the temperature of the reforming gas from the reformer increases over time and the amount of air supplied is only the normal supply amount Q, the gas temperature reaches the first temperature T1 after a lapse of a predetermined time.

제1승온단계에 이어, 프록스의 온도가 제2온도(T2) 이상이고, 제3온도(T3)보다 작으면, 공기량을 정상공급량의 2배로 공급하는 제2승온단계을 수행한다. 프록스 촉매의 온도는 가열 초기에는 급격한 온도상승을 하다가 공급되는 공기량을 줄이면 온도 상승이 둔화되기 시작한다. 따라서, 과열방지를 위해 공기량을 제1승온단계보다 줄여서 정상공기량의 2배로 공급한다. Following the first heating step, if the temperature of the proxy is above the second temperature (T2) and below the third temperature (T3), a second heating step of supplying the air amount twice the normal supply amount is performed. The temperature of the catalyst is rapidly increased at the initial stage of heating, and the temperature rise begins to slow down when the amount of air supplied is reduced. Therefore, the amount of air is reduced to twice the normal air amount by reducing the air amount to prevent overheating.

제1승온단계에서 제2승온단계을 거치면서 온도 상승이 얼마나 급격한지에 따라 공기량을 3~4배에서 2배로 단계적으로 감소시킬 수도 있고, 정해진 기울기에 따라 점차적으로 감소시킬 수도 있다.The air amount may be gradually reduced from 3 to 4 times to 2 times as much as the temperature rise is abrupt as the temperature rises through the second heating step in the first heating step or may be gradually decreased according to the predetermined slope.

제2승온단계에 이어, 프록스의 온도가 제3온도 이상이면 공기량을 정상공급량으로 조정하고, 냉각팬을 작동하는 감온단계을 수행한다. 공기량을 정상공급량으로 조정하여 변경하는 것과 냉각팬 작동은 동시에 이루어질 수도 있다.  Following the second heating step, if the temperature of the prox is at or above the third temperature, the air amount is adjusted to the normal supply amount, and the cooling step is performed to operate the cooling fan. Changing the air amount to the normal supply amount and changing the cooling fan operation may be performed at the same time.

제2승온단계까지는 프록스 촉매의 냉각팬을 구동하지 않으며, 제3온도에 도달한 후에 공기 공급량을 정상공급량으로 공급하고, 냉각팬을 가동한다. The cooling fan of the proxy catalyst is not driven until the second temperature rising step, and the air supply amount is supplied to the normal supply amount after the third temperature is reached, and the cooling fan is operated.

프록스 촉매로의 공기공급량을 정상공급량으로 줄이고, 냉각팬을 가동하는 감온단계 이후 프록스 촉매의 온도는 감소하며, 프록스 촉매의 온도가 제4온도가 되면 냉각팬 가동을 제어하여 프록스 촉매의 온도를 제4온도로 유지하는 온도유지단계가 수행된다. The temperature of the prox catalyst is decreased and the temperature of the prox catalyst is controlled to the fourth temperature to control the temperature of the prox catalyst to a predetermined value 4 &lt; / RTI &gt;

전체 온도 간의 크기는 제1온도 < 제4온도 < 제2온도 < 제3온도인데, 프록스 촉매의 온도를 제3온도까지 상승시켰다가 제4온도로 낮추는 이유는 프록스 촉매 혹은 반응기 내부에 응축수가 고이지 않도록 하기 위해서이다. 응축수가 고이면 수소가스의 유동에 저항이 되며, 차기 가동시에 프록스 촉매의 승온에 지장이 있기 때문이다.The reason for raising the temperature of the catalyst to the third temperature and then lowering the temperature to the fourth temperature is that the condensation water is condensed in the gaseous phase To prevent it. If the condensed water is high, it is resistant to the flow of the hydrogen gas, and the temperature of the catalyst is hindered at the next operation.

전술된 바와 같이 본 실시예에 따른 연료전지 시스템에는 이러한 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법을 통해 프록스 촉매(5)의 일산화탄소(CO)의 제거 성능 최적화로 가동 초기에도 연료전지스택(30)의 피독현상을 방지할 수 있게 된다.As described above, the fuel cell system according to the present embodiment optimizes the removal performance of carbon monoxide (CO) in the proxy catalyst 5 through the method of driving the fuel cell system for temperature control of the proxy catalyst, 30 can be prevented from being poisoned.

1 : 프록스(PROX)반응기
2 : 유입커넥터
3 : 배출커넥터 5 : 프록스(PROX)촉매
10 : 냉각팬
20 : 개질기
21 : 연소부 22 : 촉매부
28 : 연료전지스택
T1 : 제1온도
T2 : 제2온도
T3 : 제3온도
T4 : 제4온도
Tg : 가스온도
Tc : 프록스 촉매온도
1: Prox (PROX) reactor
2: Inlet connector
3: Discharge connector 5: Prox (PROX) catalyst
10: Cooling fan
20: reformer
21: combustion section 22: catalyst section
28: Fuel cell stack
T1: the first temperature
T2: the second temperature
T3: third temperature
T4: fourth temperature
Tg: gas temperature
Tc: Prox catalyst temperature

Claims (7)

프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법에 있어서,
개질기를 스위치 온하는 개질시작단계;
상기 프록스 촉매로 공급하는 공기량을 기 정해진 정상공급량(Q)으로 정하는 공기공급개시단계;
상기 개질기에서 토출되는 가스온도 확인단계;
상기 가스온도가 제1온도 이상이고, 제2온도보다 작으면, 상기 공기량을 상기 정상공급량의 3~4배로 정하는 제1승온단계;
상기 프록스 촉매의 온도가 제2온도 이상이고, 제3온도보다 작으면, 상기 공기량을 상기 정상공급량의 2배로 정하는 제2승온단계;
상기 프록스 촉매의 온도가 제3온도 이상이면 상기 공기량을 상기 정상공급량으로 정하는 동시에 냉각팬을 작동시키는 제1감온단계;
로 이루어진 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법.
A method for operating a fuel cell system for temperature control of a prox catalyst,
A reforming start step of switching on the reformer;
An air supply start step of determining an amount of air to be supplied to the proxy catalyst as a predetermined normal supply amount Q;
Determining a temperature of the gas discharged from the reformer;
A first temperature increasing step of setting the amount of air to be 3 to 4 times the normal supply amount when the gas temperature is higher than the first temperature and lower than the second temperature;
A second temperature increasing step of setting the air amount to twice the normal supply amount when the temperature of the catalyst catalyst is higher than the second temperature and lower than the third temperature;
A first temperature-lowering step of operating the cooling fan while determining the amount of air as the normal supply amount when the temperature of the catalyst catalyst is higher than a third temperature;
The method of claim 1,
제1항에 있어서,
상기 제1감온단계 이후 상기 프록스 촉매의 온도가 제4온도가 되면 상기 냉각팬으로 상기 프록스 촉매의 온도를 상기 제4온도를 유지하는 온도유지단계;가 추가된 것을 특징으로 하는 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법.
The method according to claim 1,
And maintaining the temperature of the prox catalyst at the fourth temperature with the cooling fan when the temperature of the prox catalyst reaches the fourth temperature after the first thermo-sensing step. The method comprising:
제2항에 있어서,
상기 제1온도, 상기 제2온도, 상기 제3온도, 상기 제4온도의 크기는 제1온도 <제4온도 <제2온도 <제3온도 인 것을 특징으로 하는 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the magnitude of the first temperature, the second temperature, the third temperature, and the fourth temperature is a first temperature <fourth temperature <second temperature <third temperature. A method of operating a battery system.
제1항에 있어서,
상기 가스의 온도는 상기 프록스 촉매의 온도인 것을 특징으로 하는 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법.
The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the gas is the temperature of the prox catalyst.
제1항에 있어서,
상기 가스의 온도가 제1온도보다 작으면 상기 공기공급개시단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법.
The method according to claim 1,
And the air supply start step is performed when the temperature of the gas is lower than the first temperature.
제1항에 있어서,
상기 냉각팬은 상기 프록스 촉매의 길이방향을 따라 일측면 위치한 것을 특징으로 하는 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling fan is positioned on one side of the prox catalyst along a longitudinal direction of the prox catalyst.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스는 상기 개질기에서 생성된 수소가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 프록스 촉매의 온도제어를 위한 연료전지 시스템 구동방법.

7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the gas comprises hydrogen gas produced in the reformer. &Lt; Desc / Clms Page number 19 &gt;

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