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KR102017328B1 - Stack module for fuel battery and high temperature electrolysis comprising cell battery modules which can individually change under an operation - Google Patents

Stack module for fuel battery and high temperature electrolysis comprising cell battery modules which can individually change under an operation Download PDF

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KR102017328B1
KR102017328B1 KR1020170135166A KR20170135166A KR102017328B1 KR 102017328 B1 KR102017328 B1 KR 102017328B1 KR 1020170135166 A KR1020170135166 A KR 1020170135166A KR 20170135166 A KR20170135166 A KR 20170135166A KR 102017328 B1 KR102017328 B1 KR 102017328B1
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Abstract

운전 중에도 다수개의 단위전지모듈을 원터치에 의해 개별적으로 분리, 결합 또는 교체하는 것이 가능하게 설계되어 유지 보수 비용이 저렴하며, 하나 이상의 단위전지모듈을 연료이송패널로부터 분리시키는 경우에도 다른 단위전지모듈들의 정상적인 작동이 가능하여 뛰어난 발전 효율을 도모할 수 있는 운전 중 개별 교체가 가능한 단위전지모듈을 포함하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 대하여 개시한다.It is designed to separate, combine or replace a plurality of unit battery modules individually by one touch even during operation, and it is inexpensive to maintain, and even when one or more unit battery modules are separated from the fuel transfer panel, Disclosed are a stack module for a fuel cell and a high temperature electrolytic cell including a unit cell module that can be individually replaced during operation to enable normal operation to achieve excellent power generation efficiency.

Description

운전 중 개별 교체가 가능한 단위전지모듈을 포함하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈{STACK MODULE FOR FUEL BATTERY AND HIGH TEMPERATURE ELECTROLYSIS COMPRISING CELL BATTERY MODULES WHICH CAN INDIVIDUALLY CHANGE UNDER AN OPERATION}Fuel cell and high temperature electrolytic stack module including unit cell module which can be replaced individually during operation {STACK MODULE FOR FUEL BATTERY AND HIGH TEMPERATURE ELECTROLYSIS COMPRISING CELL BATTERY MODULE

본 발명은 운전 중 개별 교체가 가능한 단위전지모듈을 포함하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell and a stack module for high temperature hydrolysis including a unit cell module that can be replaced individually during operation.

연료전지(Fuel Cell)는 천연가스, 석탄가스, 메탄올 등 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소를 전기화학 반응에 의해서 직접 전기에너지로 변환시키는 고효율의 청정 발전 기술이다. 이러한 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 알칼리형(AFC, Alkaline Fuel Cell), 인산형(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell), 용융탄산형(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) 및 고분자(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 연료전지로 분류된다.Fuel cell is a high-efficiency clean power generation technology that converts hydrogen and oxygen contained in hydrocarbon-based materials such as natural gas, coal gas and methanol into electrical energy directly by electrochemical reactions. These fuel cells are largely alkaline (AFC, Alkaline Fuel Cell), phosphoric acid (PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell), molten carbonate (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), and solid oxide (SOFC). Solid Oxide Fuel Cell) and Polymer (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) fuel cells.

고온 수전해를 위한 전형적인 장치는 700 ~ 1000℃에서 작동하는 고체산화물 연료전지(SOFC)기술을 응용한 것으로 고체 산화물 전기분해셀(Solid Oxide Electrolyzer Cell-SOEC)이라 불린다. 즉, 안정화 지르코니아(zirconia) 등을 산소이온 전도체의 전해질로 사용하여 750℃ 이상의 고온에서 수증기를 전해하는 방법으로 수소를 생산한다.A typical device for high temperature hydrolysis is the application of solid oxide fuel cell (SOFC) technology operating at 700 to 1000 ° C and is called a solid oxide electrolyzer cell (SOEC). That is, hydrogen is produced by stabilizing zirconia or the like as an electrolyte of an oxygen ion conductor to electrolyze water vapor at a high temperature of 750 ° C or higher.

연료전지는 공기극(Cathode)에 산소가 공급되고 연료극(Anode)에 수소가 공급되어 물의 전기분해 역반응 형태로 전기화학반응이 진행되면서 전기, 열, 및 물이 발생되어 공해를 유발하지 않으면서도 고효율로 전기에너지를 생산한다.The fuel cell is supplied with oxygen to the cathode and hydrogen to the anode so that the electrochemical reaction in the form of reverse electrolysis of water generates electricity, heat, and water, resulting in high efficiency without causing pollution. Produce electric energy.

고체산화물 연료전지는 상대적으로 전해질의 위치제어가 쉽고, 전해질의 위치가 고정되어 있어서 전해질 고갈의 위험성이 없으며, 부식성이 약하여 소재의 수명이 길다는 장점으로 인하여 분산 발전용, 상업용 및 가정용으로서 각광을 받고 있다. 또한, 고체산화물 연료전지는 600 ~ 1000℃ 정도의 고온에서 작동되는 연료전지로서, 종래 여러 형태의 연료전지들 중 가장 효율이 높고 공해가 적을 뿐만 아니라, 연료 개질기를 필요로 하지 않고 복합발전이 가능하다는 여러 가지 장점을 지니고 있다.Solid oxide fuel cells are relatively easy to control the position of electrolyte, fixed position of electrolyte, there is no risk of electrolyte depletion, and the material has a long corrosion life due to weak corrosiveness. I am getting it. In addition, the solid oxide fuel cell is a fuel cell operated at a high temperature of about 600 ~ 1000 ℃, the most efficient and low pollution of the various types of fuel cells in the prior art, it is possible to combine the power generation without the need for a fuel reformer. Has many advantages.

한편, 이러한 고체산화물 연료전지는 단위셀만으로는 충분한 전압을 얻을 수 없는 바, 필요에 따라 스택 형태로 단위셀을 연결하여 사용하는데, 크게 튜브형과 평판형의 두 가지 형태로 구분된다. 튜브형은 스택을 구성하는 단위셀들의 밀봉이 용이하고, 열응력에 대한 저항성이 강한 동시에 스택의 기계적 강도가 높아 대면적 제조가 가능한 진보된 기술로서, 이에 대한 기술 연구가 활발히 진행되고 있다.On the other hand, such a solid oxide fuel cell is not possible to obtain a sufficient voltage only by the unit cell, it is used by connecting the unit cells in a stack form, if necessary, are largely divided into two types of tubular and flat. The tubular type is an advanced technology that enables easy sealing of unit cells constituting the stack and has a high resistance to thermal stress and high mechanical strength of the stack, thereby enabling large-area manufacturing.

그러나, 상기와 같은 튜브형 스택은 일부 단위 셀에 문제가 발생한 경우에도 전체 연료전지 시스템의 작동을 정지 시키고 스택 전체에 대하여 유지 및 보수 작업을 하여야 하는 단점을 갖는다.However, the tubular stack as described above has a disadvantage in that even if a problem occurs in some unit cells, the operation of the entire fuel cell system should be stopped and the maintenance and repair of the entire stack should be performed.

대한민국 공개특허 제10-2012-0008272호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0008272

본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,The present invention has been made to solve the above problems of the prior art,

운전 중에도 다수개의 단위전지모듈을 원터치에 의해 개별적으로 분리, 결합 또는 교체하는 것이 가능하게 설계되어 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈의 유지 보수 비용이 저렴하며, 하나 이상의 단위전지모듈을 연료이송패널로부터 분리시키는 경우에도 다른 단위전지모듈들을 포함한 연료전지 및 고온 수전해 스택 모듈의 정상적인 작동이 가능하므로 뛰어난 발전 효율을 제공한다.It is designed to separate, combine or replace a plurality of unit cell modules individually with one touch even during operation, so that the maintenance cost of the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module is low, and at least one unit cell module is removed from the fuel transfer panel. Even when separated, the fuel cell including the other unit cell modules and the high temperature electrolytic stack module can be operated normally, thereby providing excellent power generation efficiency.

또한, 다수개의 단위전지모듈을 집전함에 있어서 연료이송패널에 내장된 회로를 이용하여 개별적으로 전기적인 접지가 이루어지므로 단위전지모듈의 개별적인 컨트롤이 가능할 뿐만 아니라 집전 효율도 향상시킬 수 있다.In addition, in the current collection of a plurality of unit cell modules, since the electrical ground is made individually by using a circuit built in the fuel transfer panel, individual control of the unit cell module is possible and the current collection efficiency can be improved.

또한, 단위전지모듈을 개별적으로 커버하는 단위전지모듈 하우징을 장착하는 것에 의해 열 방출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 단위전지모듈 내부에 구비된 열선에 의해 단위전지모듈을 개별적으로 컨트롤하는 것이 가능한 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is possible to minimize the heat dissipation by mounting the unit cell module housing to cover the unit cell module individually, as well as fuel capable of individually controlling the unit cell module by the heating wire provided inside the unit cell module An object of the present invention is to provide a stack module for a battery and a high temperature electrolytic cell.

본 발명은,The present invention,

다수개의 단위전지모듈 및 상기 다수개의 단위전지모듈이 결합되는 연료이송 패널을 포함하며,It includes a plurality of unit cell module and a fuel transfer panel coupled to the plurality of unit cell module,

상기 다수개의 단위전지모듈은 각각 연료공급구, 공기공급구, 연료배출구 및 공기배출구를 구비하며,The plurality of unit cell modules each have a fuel supply port, an air supply port, a fuel outlet and an air outlet,

상기 연료이송패널은 외벽에 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구가 설치되고, 내부에 상기 연료공급구 및 연료배출구와 연결된 연료순환배관 및 상기 공기공급구 및 공기배출구와 연결된 공기순환배관을 구비하며,The fuel transfer panel has a fuel supply port, a fuel outlet port, an air supply port and an air outlet port on the outer wall, and a fuel circulation pipe connected to the fuel supply port and the fuel outlet port, and an air circulation connected to the air supply port and the air outlet port. With piping,

상기 단위전지모듈이 연료이송패널에 결합되는 경우, 단위전지모듈의 연료공급구 및 연료배출구가 상기 연료순환배관에 결합하면서 연료순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 연료순환배관을 브릿지 시켜서 연료가 단위전지모듈의 내부를 통하여 순환하게 하며, 동시에 공기공급구 및 공기배출구가 상기 공기순환배관에 결합하면서 공기순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 공기순환배관을 브릿지 시켜서 공기가 단위전지모듈의 내부를 통하여 순환하게 하며,When the unit cell module is coupled to the fuel transfer panel, the fuel supply port and the fuel outlet of the unit cell module are coupled to the fuel circulation pipe while disconnecting the fuel circulation pipe and bridging the broken fuel circulation pipe at the same time so that the fuel is unit cell module. At the same time, the air supply port and the air outlet are coupled to the air circulation pipe and at the same time disconnect the air circulation pipe and at the same time bridge the broken air circulation pipe to allow air to circulate through the inside of the unit cell module,

상기 단위전지모듈이 연료이송패널로부터 분리될 경우, 연료순환배관 및 공기순환배관이 원래대로 다시 복원되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈을 제공한다.When the unit cell module is separated from the fuel transfer panel, it provides a fuel cell and a stack module for high temperature hydrolysis, characterized in that the fuel circulation pipe and the air circulation pipe is restored to the original.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

다수개의 단위전지모듈 및 상기 단위전지모듈이 고정되는 다수개의 단위전지 모듈 삽입홈이 구비된 연료이송패널을 포함하며,It includes a plurality of unit cell module and a fuel transfer panel having a plurality of unit cell module insertion groove is fixed to the unit cell module,

상기 다수개의 단위전지모듈은 일단부에, 연료이송패널의 단위전지모듈 삽입홈에 삽입 및 분리가 가능하며 외벽에 연료공급구, 공기공급구, 연료배출구 및 공기배출구가 형성된 관타입 고정수단을 구비하며,The plurality of unit cell modules may be inserted into and separated from the unit cell module insertion groove of the fuel transfer panel at one end thereof, and include a pipe-type fixing means having a fuel supply port, an air supply port, a fuel outlet port, and an air outlet port formed on an outer wall thereof. ,

상기 연료이송패널은 외벽에 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구를 구비하며,The fuel transfer panel has a fuel supply port, a fuel outlet, an air supply port and an air outlet on the outer wall,

상기 연료이송패널의 내부에 형성된 다수개의 단위전지모듈 삽입홈들은 각각 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구를 구비하며,The plurality of unit cell module insertion grooves formed in the fuel transfer panel each include a fuel supply port, a fuel outlet port, an air supply port, and an air outlet port.

상기 각각의 삽입홈의 연료공급구 및 공기공급구는 인접하는 하나의 삽입홈의 연료배출구 및 공기배출구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되고, 연료배출구 및 공기배출구는 인접하는 다른 하나의 삽입홈의 연료공급구 및 공기공급구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되며,The fuel supply port and the air supply port of each of the insertion grooves communicate with the fuel outlet port and the air outlet port of the adjacent one insertion groove, respectively, by the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, and the fuel outlet port and the air outlet port are adjacent to each other. It is communicated with the fuel supply port and the air supply port of the insertion groove by the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, respectively.

연료이송패널 전체 삽입홈 중의 어느 하나의 삽입홈의 연료공급구 및 공기공급구는 연료이송패널 외벽의 연료공급구 및 공기공급구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되며, 다른 하나의 삽입홈의 연료배출구 및 공기배출구는 연료이송패널 외벽의 연료배출구 및 공기배출구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되며,The fuel supply port and the air supply port of one of the insertion grooves of the entire fuel transfer panel are connected with the fuel supply port and the air supply port of the outer wall of the fuel transfer panel by the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, respectively. The fuel outlet and the air outlet of the fuel outlet and the air outlet of the outer wall of the fuel transfer panel are in communication with the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, respectively,

상기 삽입홈에는 단위전지모듈이 삽입되지 않은 상태에서 삽입홈에 구비된 연료공급구와 연료배출구 및 공기공급구와 공기배출구를 각각 연통되게 연결시키는 2개의 배관을 포함한 배관플레이트가 구비되며, 상기 배관플레이트는 탄성부재를 구비하여 단위전지모듈이 삽입되는 경우 압력에 의해 하방으로 밀려 내려가고, 단위전지모듈이 분리되는 경우 탄성에 의해 상승하여 삽입홈에 포함된 연료공급구와 연료배출구 및 공기공급구와 공기배출구를 각각 연통되게 연결시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈을 제공한다.The insertion groove is provided with a pipe plate including two pipes for connecting the fuel supply port and the fuel outlet port and the air supply port and the air outlet port provided in the insertion groove in a state where the unit cell module is not inserted, the pipe plate is When the unit cell module is inserted with the elastic member, the unit cell module is pushed down by the pressure. When the unit cell module is separated, the unit cell module is pushed down by the elasticity and the fuel supply port, the fuel outlet port, the air supply port, and the air outlet port included in the insertion groove Provided are a fuel cell and a stack module for high temperature water electrolysis, characterized in that each connected in communication.

본 발명에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 운전 중에도 다수개의 단위전지모듈을 원터치에 의해 개별적으로 분리, 결합 또는 교체하는 것이 가능하게 설계되므로 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈의 유지 보수 비용이 저렴하며, 하나 이상의 단위전지모듈을 연료이송패널로부터 분리시키는 경우에도 다른 단위전지모듈들을 포함한 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈의 정상적인 작동이 가능하므로 뛰어난 발전 효율을 제공한다.The fuel cell and the high temperature electrolytic stack module according to the present invention are designed such that a plurality of unit cell modules can be separately separated, combined or replaced by one touch even during operation, thereby maintaining the maintenance cost of the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module. It is inexpensive, and even if one or more unit cell modules are separated from the fuel transfer panel, the fuel cell including other unit cell modules and the stack module for high temperature hydrolysis can be operated normally.

또한, 본 발명에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 다수개의 튜브형 단위전지모듈을 집전함에 있어서 연료이송패널에 내장된 회로를 이용하여 개별적으로 전기적인 접지가 이루어지므로 단위전지모듈의 개별적인 컨트롤이 가능할 뿐만 아니라 집전 효율도 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the fuel cell and the high-temperature electrolytic stack module according to the present invention are individually grounded by using a circuit built in the fuel transfer panel in collecting a plurality of tubular unit cell modules, so that individual control of the unit cell module is performed. Not only can this be possible, but it also provides an effect of improving current collection efficiency.

또한, 본 발명에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 튜브형 단위전지모듈을 개별적으로 커버하는 단위전지모듈 하우징을 장착하는 것에 의해 열 방출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 단위전지모듈 내부에 구비된 열선에 의해 단위전지모듈을 개별적으로 컨트롤하는 것이 가능하여 에너지 효율을 극대화할 수 있다.In addition, the fuel cell and the high-temperature electrolytic stack module according to the present invention may not only minimize heat dissipation by mounting a unit cell module housing that individually covers a tubular unit cell module, but is provided inside the unit cell module. It is possible to individually control the unit battery module by the heating wire to maximize the energy efficiency.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈을 도시한 것이다((a): 전면도, (b): 우측면도).
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈의 하부구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널의 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널에 포함된 하나의 셀의 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널에 포함된 하나의 셀을 도시한 단면도이다((a): 전면도, (b): 우측면도).
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널에 포함된 하나의 셀에 튜브형 단위전지모듈의 관타입 고정수단이 삽입된 형태를 도시한 단면도이다((a): 전면도, (b): 우측면도).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈로서 하나의 튜브형 단위전지모듈이 분리된 형태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈의 상부 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈로서 단위전지모듈 하우징을 구비한 형태를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지 모듈의 가스 이동경로를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a fuel cell and a high temperature hydrolysis stack module according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention ((a): front view, (b): right side view).
3 is a perspective view illustrating a lower structure of a tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing the structure of a fuel transfer panel according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing the structure of one cell included in a fuel transfer panel according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view showing one cell included in the fuel transfer panel according to an embodiment of the present invention ((a): front view, (b): right side view).
Figure 7 is a cross-sectional view showing a form in which the tube-type fixing means of the tubular unit cell module is inserted into one cell included in the fuel transfer panel according to an embodiment of the present invention ((a): front view, (b): Right side view).
8 is a view showing a form in which one tubular unit cell module is separated as a stack module for a fuel cell and a high temperature hydrolysis according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing the upper structure of the tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view illustrating a fuel cell and a stack module for high temperature water electrolysis according to an embodiment of the present invention having a unit cell module housing.
11 and 12 are views for explaining the coupling structure of the tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention.
13 and 14 are views for explaining a gas movement path of the tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Prior to describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions and configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description thereof will be omitted.

아래 설명과 도면은 당업자가 설명되는 장치와 방법을 용이하게 실시할 수 있도록 특정 실시예를 예시한다. 다른 실시예는 구조적, 논리적으로 다른 변형을 포함할 수 있다. 개별 구성 요소와 기능은 명확히 요구되지 않는 한, 일반적으로 선택될 수 있으며, 과정의 순서는 변할 수 있다. 몇몇 실시예의 부분과 특징은 다른 실시예에 포함되거나 다른 실시예로 대체될 수 있다.The following description and drawings illustrate specific embodiments to enable those skilled in the art to easily implement the described apparatus and methods. Other embodiments may incorporate other structural and logical variations. Individual components and functions may be generally selected unless explicitly required, and the order of the processes may vary. Portions and features of some embodiments may be included in, or replaced by, other embodiments.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈을 나타낸 도면이고, 도 2 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈을 도시한 것이((a): 전면도, (b): 우측면도)며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈의 하부구조를 도시한 사시도이다.1 is a view showing a fuel cell and a high temperature electrolytic stack module according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows a tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention ((a): front view, (b) 3 is a perspective view showing a lower structure of a tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널의 구조를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널에 포함된 하나의 셀의 구조를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널에 포함된 하나의 셀을 도시한 단면도((a): 전면도, (b): 우측면도)이다.In addition, Figure 4 is a perspective view showing the structure of the fuel transfer panel according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a perspective view showing the structure of one cell included in the fuel transfer panel according to an embodiment of the present invention, 6 is a cross-sectional view (a): front view, (b): right side view showing one cell included in the fuel transfer panel according to the embodiment of the present invention.

또한, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료이송패널에 포함된 하나의 셀에 튜브형 단위전지모듈의 관타입 고정수단이 삽입된 형태를 도시한 단면도((a): 전면도, (b): 우측면도)이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈로서 하나의 튜브형 단위전지모듈이 분리된 형태를 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈의 상부 구조를 도시한 도면이다.In addition, Figure 7 is a cross-sectional view showing a form in which the tube-type fixing means of the tubular unit cell module is inserted into one cell included in the fuel transfer panel according to an embodiment of the present invention ((a): front view, (b) : Right side view), and FIG. 8 is a view showing one tubular unit cell module separated from each other as a stack module for fuel cell and high temperature water electrolysis according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is according to an embodiment of the present invention. The upper structure of the tubular unit cell module is shown.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다수개의 단위전지모듈(10) 및 상기 다수개의 단위전지모듈(10)이 결합되는 연료이송패널(20)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 9, the present invention includes a plurality of unit cell modules 10 and a fuel transfer panel 20 to which the plurality of unit cell modules 10 are coupled.

상기 다수개의 단위전지모듈(10)은 각각, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연료공급구(11-1), 공기공급구(11-3), 연료배출구(11-2) 및 공기배출구(11-4) 를 구비한다.The plurality of unit cell modules 10, respectively, as shown in Figures 2 and 3, the fuel supply port (11-1), air supply port (11-3), fuel outlet (11-2) and air An outlet 11-4 is provided.

상기 연료이송패널(20)은, 도 4 및 도5에 도시된 바와 같이, 외벽에 연료공급구(20-1), 연료배출구(20-2), 공기공급구(20-3) 및 공기배출구(20-4)가 설치되고, 내부에 상기 연료공급구(20-1) 및 연료배출구(20-2)와 연결된 연료순환배관(22-1) 및 상기 공기공급구(20-3) 및 공기배출구(20-4)와 연결된 공기순환배관(22-2)을 구비한다.As shown in FIGS. 4 and 5, the fuel transfer panel 20 has a fuel supply port 20-1, a fuel outlet 20-2, an air supply port 20-3, and an air outlet at an outer wall thereof. 20-4 is installed, the fuel circulation pipe 22-1 and the air supply port 20-3 and air connected to the fuel supply port 20-1 and the fuel outlet 20-2 therein; It is provided with an air circulation pipe (22-2) connected to the outlet (20-4).

상기 단위전지모듈(10)이 연료이송패널(20)에 결합되는 경우, 단위전지모듈의 연료공급구(20-1) 및 연료배출구(20-2)가 상기 연료순환배관(22-1)에 결합하면서 연료순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 연료순환배관을 브릿지 시켜서 연료가 단위전지모듈(10)의 내부를 통하여 순환하게 하며, 동시에 공기공급구(20-3) 및 공기배출구(20-4)가 상기 공기순환배관(22-2)에 결합하면서 공기순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 공기순환배관을 브릿지 시켜서 공기가 단위전지모듈(10)의 내부를 통하여 순환하게 된다.When the unit cell module 10 is coupled to the fuel transfer panel 20, the fuel supply port 20-1 and the fuel outlet 20-2 of the unit cell module are connected to the fuel circulation pipe 22-1. By combining and disconnecting the fuel circulating pipe and bridging the broken fuel circulating pipe at the same time, the fuel is circulated through the inside of the unit cell module 10, and at the same time, the air supply port 20-3 and the air outlet 20-4 The air is circulated through the inside of the unit cell module 10 by coupling the air circulation pipe 22-2 and disconnecting the air circulation pipe and bridging the broken air circulation pipe at the same time.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 단위전지모듈(10)이 연료이송패널(20)로부터 분리될 경우, 연료순환배관(22-1) 및 공기순환배관(22-2)이 원래대로 다시 복원되는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module according to the embodiment of the present invention, when the unit cell module 10 is separated from the fuel transfer panel 20, the fuel circulation pipe 22-1 and the air circulation pipe ( 22-2) is restored to its original state.

상기 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈을 구성하는 구성요소들에 대해서는 상기 기술된 기술적 특징을 구현할 수 있는 것이라면 이 분야에 공지되어 있는 기술적 구성을 제한 없이 채용할 수 있다. 또한, 하기 구체적인 실시예들에서 기술되는 내용들도 모두 적용될 수 있다.For the components constituting the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module, any technical configuration known in the art may be employed without limitation as long as the technical features described above may be implemented. In addition, all of the contents described in the following specific embodiments may be applied.

본 발명에서 단위전지모듈의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지된 형태가 모두 적용될 수 있다.The shape of the unit cell module in the present invention is not particularly limited, and all forms known in the art may be applied.

또한, 본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에서 고온 수전해는 예를 들어, 고체산화물 연료전지(SOFC) 스택 모듈을 이용하여 수행될 수 있다.In addition, the high temperature hydrolysis in the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module of the present invention may be performed using, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC) stack module.

이하에서, 본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈의 더욱 구체적인 형태를 소개한다. 본 발명은, 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 다수개의 튜브형 단위전지모듈(10) 및 상기 단위전지모듈(10)이 고정되는 다수개의 단위전지모듈 삽입홈(21)이 구비된 연료이송패널(20)를 포함한다.Hereinafter, more specific forms of the fuel cell and the high temperature hydrolysis stack module of the present invention will be introduced. 1 to 9, the fuel transfer is provided with a plurality of tubular unit cell module 10 and a plurality of unit cell module insertion groove 21 is fixed to the unit cell module 10 A panel 20.

상기 다수개의 단위전지모듈(10)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일단부에, 연료이송패널(20)의 단위전지모듈 삽입홈(21)에 삽입 및 분리가 가능하며 외벽에 연료공급구(11-1), 공기공급구(11-3), 연료배출구(11-2) 및 공기배출구(11-4)가 형성된 관타입 고정수단(11)을 구비한다.The plurality of unit cell modules 10, as shown in Figures 2 to 4, at one end, can be inserted into and detached from the unit cell module insertion groove 21 of the fuel transfer panel 20, the outer wall The fuel supply port 11-1, the air supply port 11-3, the fuel outlet 11-2, and the air outlet 11-4 are provided with the tube type fixing means 11 formed.

상기 연료이송패널(20)은, 도 4 및 도5에 도시된 바와 같이, 외벽에 연료공급구(20-1), 연료배출구(20-2), 공기공급구(20-3) 및 공기배출구(20-4)를 구비한다.As shown in FIGS. 4 and 5, the fuel transfer panel 20 has a fuel supply port 20-1, a fuel outlet 20-2, an air supply port 20-3, and an air outlet at an outer wall thereof. (20-4) is provided.

상기 연료이송패널(20)의 내부에 형성된 다수개의 단위전지모듈 삽입홈(21)들은 각각 연료공급구(21-1), 연료배출구(21-2), 공기공급구(21-3) 및 공기배출구(21-4)를 구비한다.The plurality of unit cell module insertion grooves 21 formed in the fuel transfer panel 20 are respectively a fuel supply port 21-1, a fuel discharge port 21-2, an air supply port 21-3, and air. The outlet 21-4 is provided.

각각의 삽입홈(21)의 연료공급구(21-1) 및 공기공급구(21-3)는 인접하는 하나의 삽입홈(21)의 연료배출구(21-2) 및 공기배출구(21-4)와 각각 연료순환배관(22-1) 및 공기순환배관(22-2)에 의해 연통되고, 연료배출구(21-2) 및 공기배출구(21-4)는 인접하는 다른 하나의 삽입홈(21)의 연료공급구(21-1) 및 공기공급구(21-3)와 각각 연료순환배관(22-1) 및 공기순환배관(22-2)에 의해 연통된다.The fuel supply port 21-1 and the air supply port 21-3 of each of the insertion grooves 21 are the fuel outlet 21-2 and the air outlet 21-4 of one adjacent insertion groove 21. And the fuel circulation pipe 22-1 and the air circulation pipe 22-2, respectively, and the fuel outlet 21-2 and the air outlet 21-4 are adjacent to another insertion groove 21, respectively. The fuel supply port 21-1 and the air supply port 21-3 and the fuel circulation pipe 22-1 and the air circulation pipe 22-2, respectively.

연료이송패널(20) 전체 삽입홈(21) 중의 어느 하나의 삽입홈(21)의 연료공급구(21-1) 및 공기공급구(21-3)는 연료이송패널(20) 외벽의 연료공급구(20-1) 및 공기공급구(20-3)와 각각 배관(22)에 의해 연통되며, 다른 하나의 삽입홈(21)의 연료배출구(21-2) 및 공기배출구(21-4)는 연료이송패널(20) 외벽의 연료배출구(20-2) 및 공기배출구(20-4)와 각각 배관(22)에 의해 연통된다.The fuel supply port 21-1 and the air supply port 21-3 of any of the insertion grooves 21 of the fuel transfer panel 20, the entire insertion grooves 21, supply the fuel on the outer wall of the fuel transfer panel 20. It is communicated with the sphere 20-1 and the air supply port 20-3 by the pipe 22, respectively, and the fuel outlet 21-2 and the air outlet 21-4 of the other insertion groove 21. Is communicated with the fuel outlet 20-2 and the air outlet 20-4 of the outer wall of the fuel transfer panel 20 by the pipes 22, respectively.

상기 삽입홈(21)에는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 단위전지모듈(10)이 삽입되지 않은 상태에서 삽입홈(21)에 구비된 연료공급구(21-1)와 연료배출구(21-2) 및 공기공급구(21-3)와 공기배출구(21-4)를 각각 연통되게 연결시키는 2개의 배관(23-1, 23-2)을 포함한 배관플레이트(23)가 구비되며, 상기 배관플레이트(23)는 탄성부재(24)를 구비하여 단위전지모듈(10)이 삽입되는 경우 압력에 의해 하방으로 밀려 내려가고, 단위전지모듈(10)이 분리되는 경우 탄성에 의해 상승하여 삽입홈(21)에 포함된 연료공급구(21-1)와 연료배출구(21-2) 및 공기공급구(21-3)와 공기배출구(21-4)를 각각 연통되게 연결시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 관한 것이다.5 to 7, the fuel supply port 21-1 and the fuel discharge port provided in the insertion groove 21 in a state where the unit cell module 10 is not inserted into the insertion groove 21. 21-2 and a pipe plate 23 including two pipes 23-1 and 23-2 for connecting the air supply port 21-3 and the air outlet port 21-4 to communicate with each other. The pipe plate 23 is provided with an elastic member 24 to be pushed down by pressure when the unit battery module 10 is inserted, and to rise by elasticity when the unit battery module 10 is separated. It characterized in that the fuel supply port 21-1 and the fuel outlet 21-2 and the air supply port 21-3 and the air outlet 21-4 included in the insertion groove 21 are connected in communication with each other. It relates to a fuel cell and a stack module for high temperature electrolysis.

상기에서 연료이송패널(20)은 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 형상이 적용될 수 있다. 이러한 다수개의 단위전지모듈 삽입홈(21)은 다수개의 튜브형 단위전지모듈(10)의 수와 동일한 수로 설계되는 것이 바람직하다.The fuel transfer panel 20 may have a rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto. Various shapes may be applied. The plurality of unit cell module insertion grooves 21 is preferably designed to be the same number as the number of tubular unit cell modules 10.

도 4에서는 다수개의 단위전지모듈 삽입홈(21)이 2 × 5 매트릭스 배열로 설계된 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 다수개의 단위전지모듈 삽입홈(21)은 설계 목적에 따라 다양한 형태로 설계 변경될 수 있다. 즉, 다수개의 단위전지모듈 삽입홈(21)은 연료이송패널(20)의 내부에 적어도 둘 이상이 1열 이상으로 구비될 수 있다.In FIG. 4, the plurality of unit battery module insertion grooves 21 are illustrated as being designed in a 2 × 5 matrix arrangement. However, the plurality of unit battery module insertion grooves 21 may be designed and changed in various forms according to design purposes. Can be. That is, at least two or more unit cell module insertion grooves 21 may be provided in one or more rows in the fuel transfer panel 20.

상기에서 탄성부재(24)는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지된 것이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 스프링 등의 탄성부재가 사용될 수 있다.The elastic member 24 is not particularly limited in the above, and those known in the art may be used without limitation. For example, an elastic member such as a spring can be used.

상기에서 연료순환배관(22-1) 및 공기순환배관(22-2)은 연료이송패널(20)의 내부에 삽입 배치될 수 있다.The fuel circulation pipe 22-1 and the air circulation pipe 22-2 may be inserted into the fuel transfer panel 20.

상기 다수개의 튜브형 단위전지모듈(10)은 연료이송패널(20)의 삽입홈(21)에 끼움 결합될 수 있다. 이와 같이, 원터치형으로 설계되는 경우 필요에 따라 수시로 개별적으로 단위전지모듈(10)을 결합, 분리 및 교체하는 것이 가능하여 유지 보수가 용이한 구조적인 이점을 갖는다.The plurality of tubular unit cell modules 10 may be fitted into the insertion groove 21 of the fuel transfer panel 20. As such, when it is designed as a one-touch type, it is possible to combine, separate and replace the unit cell module 10 individually at any time as needed, thereby having a structural advantage of easy maintenance.

본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에서 연료로는 이 분야에서 공지된 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 메탄계 가스, 암모니아계 가스, CO2 가스, CO 가스 등이 이용될 수 있다. 예를 들어, 단위전지모듈(10)의 내부로 CO2 및 CO 중 1종 이상의 가스가 공급되는 것에 의해 SOFC(solid oxide fuel cell) 반응과 SOEC(solid oxide electrolyzer cell) 반응이 가역적으로 이루어질 수 있으며, 이 결과 충방전이 가능하여 대용량의 에너지를 저장할 수 있게 된다.As the fuel in the fuel cell and the stack module for high temperature hydrolysis of the present invention, those known in the art may be used without limitation. For example, methane-based gas, ammonia-based gas, CO 2 gas, CO gas, etc. may be used. have. For example, the solid oxide fuel cell (SOFC) reaction and the solid oxide electrolyzer cell (SOEC) reaction may be reversibly by supplying at least one gas of CO 2 and CO into the unit cell module 10. As a result, charging and discharging are possible, thereby storing a large amount of energy.

또한, 연료로 메탄계, 암모니아계 합성 가스가 공급되는 경우, SOFC(solid oxide fuel cell) 반응과 SOEC(solid oxide electrolyzer cell)을 활용하여 고온 산소이온 전도체의 전기화학 막반응을 통해 메탄계, 암모니아계 합성가스를 생산하는 것이 가능하다.In addition, when methane-based and ammonia-based synthesis gas is supplied as a fuel, methane-based and ammonia may be obtained through electrochemical membrane reaction of a high temperature oxygen ion conductor using a solid oxide fuel cell (SOFC) reaction and a solid oxide electrolyzer cell (SOEC). It is possible to produce system syngas.

본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 단위전지모듈(10)들 중의 하나 이상을 고장 등의 이유로 연료이송패널(20)로부터 분리해야 하는 경우에도 연료전지의 작동을 멈추지 않은 상태에서 분리하는 것이 가능한 특징을 갖는다.In the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module of the present invention, as illustrated in FIGS. 4 and 8, when one or more of the unit cell modules 10 need to be separated from the fuel transfer panel 20 due to a failure or the like. In addition, the fuel cell can be separated without stopping the operation of the fuel cell.

즉, 연료이송패널(20)에 결합되어 있는 단위전지모듈(10)들 중의 하나 이상이 분리되더라도, 단위전지모듈(10)이 분리된 단위전지모듈 삽입홈(21)은 2개의 배관(23-1, 23-2)을 포함한 배관플레이트(23)가 탄성에 의해 상승하면서 연료공급구(21-1)와 연료배출구(21-2) 및 공기공급구(21-3)와 공기배출구(21-4)를 각각 연통되게 연결시키므로, 연료전지는 남아 있는 단위전지모듈(10)들에 의해 정상적으로 계속 작동될 수 있게 된다.That is, even if one or more of the unit cell modules 10 coupled to the fuel transfer panel 20 are separated, the unit cell module insertion grooves 21 in which the unit cell modules 10 are separated are provided with two pipes 23-. As the pipe plate 23 including 1, 23-2 rises by elasticity, the fuel supply port 21-1, the fuel outlet 21-2, the air supply port 21-3 and the air outlet 21- Since 4) is connected in communication with each other, the fuel cell can continue to operate normally by the remaining unit cell modules 10.

또한, 상기 분리된 단위전지모듈(10)이 정상적인 기능을 수행할 수 있는 경우, 연료전지의 작동을 멈추지 않은 상태에서도 필요한 때 언제든지 분리된 단위전지모듈(10)를 연료이송패널(20)에 결합하여 사용할 수 있다.In addition, when the separated unit cell module 10 can perform a normal function, the separated unit cell module 10 is coupled to the fuel transfer panel 20 whenever necessary even when the operation of the fuel cell is not stopped. Can be used.

그러므로 본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 개별적인 단위전지모듈(10)에 대한 작동 불량이 발생하는 경우에도 연료전지의 작동을 유지한 상태에서 편리하게 단위전지모듈(10)의 개별적인 유지 보수를 수행할 수 있으므로 유지 보수료가 저렴하며, 발전효율이 매우 우수한 특징을 갖는다.Therefore, the fuel cell and the high-temperature electrolytic stack module of the present invention can conveniently maintain and maintain the unit cell module 10 in a state in which the operation of the fuel cell is convenient even when an operation failure for the individual unit cell module 10 occurs. Maintenance cost is low because it can be carried out, the power generation efficiency is very excellent.

본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 있어서, 튜브형 단위전지모듈(10)의 형태는 상기에 기술한 기능을 수행할 수 있는 형태인 경우에 특별히 한정되지 않는다.In the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module of the present invention, the shape of the tubular unit cell module 10 is not particularly limited to the case in which the above-described function can be performed.

상기 튜브형 단위전지모듈(10)의 형태를 구체적으로 예를 들어 설명하면 도 9에 도시된 바와 같다. 상기 튜브형 단위전지모듈(10)은 연료전극(13-1), 전해질층(13-2) 및 공기전극(13-3)이 이 순서로 적층된 튜브형 전극적층체(13)를 포함할 수 있다. 상기 전극적층체에서 연료전극(13-1)은 제일 안쪽의 튜브를 형성하여 그 위에 전해질층(13-2) 및 공기전극(13-3)이 적층되게 하는 지지체로서도 작용할 수 있다. 또한 공기전극(13-3)이 제일 안쪽의 튜브를 형성하여 그 위에 전해질층(13-2) 및 연료전극(13-1)이 적층되게 하는 지지체로서도 작용할 수도 있다.Referring to the form of the tubular unit cell module 10 specifically described as shown in FIG. The tubular unit cell module 10 may include a tubular electrode stacked body 13 in which a fuel electrode 13-1, an electrolyte layer 13-2, and an air electrode 13-3 are stacked in this order. . In the electrode stack, the fuel electrode 13-1 may also serve as a support for forming the innermost tube so that the electrolyte layer 13-2 and the air electrode 13-3 are stacked thereon. The air electrode 13-3 may also serve as a support for forming the innermost tube so that the electrolyte layer 13-2 and the fuel electrode 13-1 are stacked thereon.

상기에서 전극적층체(13)의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 사용되고 있는 형태가 제한 없이 사용될 수 있다.The shape of the electrode stack 13 is not particularly limited, and the shape used in the art may be used without limitation.

상기 튜브형 단위전지모듈(10)은 상기 튜브형 전극적층체(13)를 내부에 수용하는 외부튜브(14)를 더 포함할 수 있다. 상기 외부튜브(14)는 전극적층체(13)를 외부에서 밀봉하는 기능을 수행할 수 있다.The tubular unit cell module 10 may further include an outer tube 14 accommodating the tubular electrode stacked body 13 therein. The outer tube 14 may function to seal the electrode stack 13 from the outside.

상기 튜브형 단위전지모듈(10)은 튜브형 전극적층체(13)의 중심부를 통하여 연료가스가 공급되며, 외부튜브(14)를 통하여 공기가 공급될 수 있다. 이 경우 외부튜브(14)가 구비되지 않는 경우에는 튜브형 단위전지모듈(10)들에 공통적으로 외부에서 공기를 공급하게 된다.The tubular unit cell module 10 may be supplied with fuel gas through the center of the tubular electrode stacked body 13, and air may be supplied through the outer tube 14. In this case, when the outer tube 14 is not provided, air is commonly supplied from the outside to the tubular unit cell modules 10.

그러나, 튜브형 전극적층체(13)의 중심부를 통하여 가스가 공급되게 하고, 외부튜브(14)를 통하여 연료가 공급되게 구성하는 것도 가능하다. 다만 효율상 면적이 넓은 외부튜브(14)의 내부를 통하여 공기가 공급되게 하는 것이 더 바람직할 수 있다.However, it is also possible to configure the gas to be supplied through the central portion of the tubular electrode stacked body 13 and the fuel to be supplied through the outer tube 14. However, it may be more preferable to allow air to be supplied through the inside of the outer tube 14 having a large area for efficiency.

상기 튜브형 전극적층체(13)의 내부에는 다공성의 지지체 튜브(12)가 더 포함될 수 있으며, 이 경우 상기 다공성의 지지체 튜브(12)는 집전체 기능을 수행할 수도 있다.The porous support tube 12 may be further included in the tubular electrode laminate 13, in which case the porous support tube 12 may perform a current collector function.

상기 외부튜브(14)의 내부 또는 외부에는 단위전지모듈(10)을 가열하기 위한 열선(미도시)이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 열선은 외부튜브(14)의 외표면에 간격을 뒤고 나선형으로 권취되거나 외부튜브(14)의 내벽에 나선형으로 매립되는 방식으로 구비될 수 있다. 이러한 열선은 단위전지모듈(10)을, 예를 들어, 600 ~ 800℃의 온도로 가열하도록 설정되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이 외부튜브(14)에 열선을 장착하는 경우 별도의 히팅장치가 불필요하므로 단위전지모듈의 부피를 감소시킬 수 있다.A heating wire (not shown) for heating the unit cell module 10 may be further provided inside or outside the outer tube 14. For example, the heating wire may be provided in such a manner as to be spirally wound on the outer surface of the outer tube 14 or spirally embedded in the inner wall of the outer tube 14. The heating wire may be set to heat the unit cell module 10 to, for example, a temperature of 600 to 800 ° C., but is not limited thereto. When the heating wire is mounted on the outer tube 14 as described above, a separate heating device is unnecessary, so that the volume of the unit battery module can be reduced.

상기 외부튜브(14)는 고온에서 내열성이 우수하면서 밀봉성이 뛰어난 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 쿼츠(qutze), 알루미나(alumina) 등의 재질이 사용될 수 있다.The outer tube 14 is preferably formed of a material having excellent heat resistance at a high temperature and excellent sealing property. For example, a material such as quartz or alumina may be used.

상기 외부튜브(14) 또는 연료전지 지지체 튜브(12)의 내부에는 단위전지모듈의 온도를 감지하는 역할을 수행하는 써모커플(미도시)이 내장될 수 있다.Inside the outer tube 14 or the fuel cell support tube 12, a thermocouple (not shown) may be built in, which serves to sense the temperature of the unit cell module.

본 발명의 실시예에 따른 개별 컨트롤 방식의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 상기 외부튜브(14)에 의해 단위 셀의 중공 내부로 공급되는 연료를 완벽하게 밀봉시키는 것이 가능해짐으로써, SOFC(solid oxide fuel cell) 반응 및 SOEC(solid oxide electrolyzer cell) 반응에 의한 가역성 확보가 가능하여 충방전이 가능할 뿐만 아니라, 완벽한 밀봉 구조의 설계로 인해 종래의 SOFC/SOEC 스택에서와 같이 합성가스의 회수 및 합성가스 발생시 탄소의 침착으로 인해 내구성 저하 및 집전 효율 저하 등이 문제를 보완할 수 있으며, 메탄의 합성가스는 물론 암모니아를 생산할 수 있는 구조를 갖는다.The fuel cell and the high temperature electrolytic stack module of the individual control method according to the embodiment of the present invention can completely seal the fuel supplied to the hollow interior of the unit cell by the outer tube 14, thereby solidifying SOFC (solid). Rechargeability can be secured by oxide fuel cell (SOC) reaction and solid oxide electrolyzer cell (SOEC) reaction, so that charging and discharging is possible, and the design of the perfect sealing structure allows the recovery and synthesis of syngas as in the conventional SOFC / SOEC stack. Degradation of durability and current collection efficiency may be compensated for by the deposition of carbon during gas generation, and a structure capable of producing ammonia as well as synthetic gas of methane.

도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 있어서, 상기 고정플레이트(17)에는 전기배선컨넥트단자(19)가 관타입 고정수단(11) 측부에 연료이송패널에 삽탈 가능하게 돌출하여 설치될 수 있다. 상기 연료전극(13-1)의 두 지점으로부터 연장된 전기배선(19-1) 및 공기전극(13-2)의 두 지점으로부터 연장된 전기배선(19-1)은 상기 전기배선컨넥트단자(19)의 개별단자에 연결될 수 있다. 또한, 상기 열선의 양단에서 연장된 전기배선 및 써모커플에서 연장된 전기배선도 상기 전기배선컨넥트단자(19)의 개별단자에 연결될 수 있다.3 and 9, in the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module of the present invention, the fixing plate 17 has an electrical wiring connector 19 on the side of the tube type fixing means 11. It can be installed to protrude detachably to the transfer panel. The electrical wiring 19-1 extending from two points of the fuel electrode 13-1 and the electrical wiring 19-1 extending from two points of the air electrode 13-2 are connected to the electrical wiring terminal 19. Can be connected to individual terminals. In addition, the electric wires extending from both ends of the heating wire and the electric wires extending from the thermocouple may also be connected to individual terminals of the electric wire connection terminal 19.

상기 연료이송패널(20)의 단위전지모듈 삽입홈(11) 각각의 측부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전기배선컨넥트단자(19)가 삽입될 수 있는 전기배선컨넥트 단자 수용홈(25)이 더 구비될 수 있다(도 5 참고).As shown in FIG. 4, each of the unit cell module insertion grooves 11 of the fuel transfer panel 20 has an electrical wiring terminal accommodating groove 25 into which the electrical wiring terminal 19 can be inserted. This may be further provided (see FIG. 5).

상기 전기배선컨넥트단자 수용홈들(25)은 연료이송패널(20) 내부를 통하여 전기배선에 의해 다른 전기배선컨넥트단자 수용홈들과 연결되어 다수개의 단위전지모듈들을 연결시키거나, 개별적으로 릴레이를 통해서 중앙 제어기(cpu)에 연결될 수 있다.The electrical connection terminal accommodating grooves 25 are connected to other electrical wiring terminal accommodating grooves by electric wiring through the fuel transfer panel 20 to connect a plurality of unit battery modules, or to individually connect a relay. It can be connected to the central controller (cpu) through.

상기 전기배선들이 개별적 릴레이를 통해서 중앙 제어기(cpu)에 연결되는 경우에는 소프트웨어 및 회로 설계를 통해 개별 단위전지모듈의 온도 히팅을 모니터링하고 컨트롤할 수 있으며 개별적으로 연료전극 및 공기전극에 전류를 집전하거나 공급할 수 있으며, 개별 회로에서 각각의 셀을 다시 병렬 또는 직렬로 연결하여 발전을 시킬 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에 따른 개별 컨트롤 방식의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 개별 히팅 컨트롤 방식으로 구동하는 것이 가능한 장점을 갖는다.When the electrical wirings are connected to the central controller (cpu) through individual relays, the temperature and heating of the individual unit battery modules can be monitored and controlled through software and circuit design, and the current and fuel current and air electrodes are individually collected or It can be supplied and can be generated by connecting each cell in parallel or in series in separate circuits. Therefore, the fuel cell and the high temperature hydrolysis stack module of the individual control method according to the embodiment of the present invention have the advantage that can be driven by the individual heating control method.

또한, 다수개의 단위전지모듈(10)을 집전함에 있어서 연료이송패널(20) 에 내장된 회로를 이용하여 다수개의 단위전지모듈(10)이 개별적으로 전기적인 접지가 이루어지므로 집전 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 별도의 인터 커넥터를 설치할 필요가 없어 구조 단순화를 도모할 수 있다.In addition, in collecting the plurality of unit cell modules 10, a plurality of unit cell modules 10 are electrically grounded individually by using a circuit built in the fuel transfer panel 20, thereby improving current collection efficiency. In addition, there is no need to install a separate inter connector to simplify the structure.

상기 연료전극(13-1) 및 공기전극(13-3) 각각으로는, 이 분야에 공지된 것이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 은 백금, 니켈, 팔라듐, 은, 란타늄, 페로브스카이트계 산화물, 이트륨 또는 스칸듐이 도핑된 지르코니아, 가돌리늄(gadolinium), 사마륨(samarium), 란타늄(lanthanium), 이테르븀(ytterbium) 및 네오디뮴(neodymium) 중 1종 이상이 도핑된 세리아를 포함하는 산소이온 전도체; 제올라이트, 란타늄 또는 칼슘이 도핑된 스트론튬 망간 산화물(LSM); 란타늄 스트론튬 코발트 철 산화물(LSCF); 산화니켈(NiO); 텅스텐 카바이드; Pd; Pd-Ag 합금; 및 V 중 1종 이상을 포함하는 수소이온 전도성 금속이 사용될 수 있다.As the fuel electrode 13-1 and the air electrode 13-3, those known in the art can be used without limitation, for example, silver platinum, nickel, palladium, silver, lanthanum, or perovskite. Oxygen ion conductors including ceria doped with at least one of zirconium oxide, yttrium or scandium-doped zirconia, gadolinium, samarium, lanthanium, ytterbium, and neodymium; Strontium manganese oxide (LSM) doped with zeolite, lanthanum or calcium; Lanthanum strontium cobalt iron oxide (LSCF); Nickel oxide (NiO); Tungsten carbide; Pd; Pd-Ag alloys; And a hydrogen ion conductive metal including at least one of V may be used.

전해질층(13-2)으로는, 이 분야에 공지된 것이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 은 탄화수소계 고분자, 불소계 고분자, 이트리아 안정화 지르코니아, (La, Sr)(Ga, Mg)O3, Ba(Zr,Y)O3, GDC(Gd doped CeO2), YDC(Y2O3 doped CeO3), YSZ(Yttrium stabilized zirconia), 스칸디움 안정화 지르코니아(ScSZ(Scandium stabilized zirconia)) 등이 이용될 수 있다.As the electrolyte layer 13-2, those known in the art can be used without limitation, for example, silver hydrocarbon-based polymers, fluorine-based polymers, yttria stabilized zirconia, (La, Sr) (Ga, Mg) O 3 , Ba (Zr, Y) O 3 , Gd doped CeO 2 , GDC (Y 2 O 3 doped CeO 3 ), Yttrium stabilized zirconia (YSZ), Scandium stabilized zirconia (ScSZ) This can be used.

본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 있어서, 튜브형 단위전지모듈(10)은, 도 2, 도 3, 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 튜브형 전극적층체(13) 및 외부튜브(14)의 일단부를 커버하며, 연료공급구(15-1) 및 공기공급구(15-2)가 구비된 제1캡(15); 상기 튜브형 전극적층체(13) 및 외부튜브(14)의 타단부를 커버하며, 연료배출구(16-1) 및 공기배출구(16-2)가 구비된 제2캡(16); 일면에 상기 제1캡(15)이 고정되며 타면에 관타입 고정수단(11)이 고정된 고정플레이트(17): 및 상기 제1캡(15)의 연료공급구(15-1)와 관타입 고정수단(11)의 연료공급구(11-1)를 연결하는 제1배관(18-1), 제1캡(15)의 공기공급구(15-2)와 관타입 고정수단(11)의 공기공급구(11-3)를 연결하는 제2배관(18-3), 제2캡(16)의 연료배출구(16-1)와 관타입 고정수단(11)의 연료배출구(11-2)를 연결하는 제3배관(18-2), 및 제2캡(16)의 공기배출구(16-2)와 관타입 고정수단(11)의 공기배출구(11-4)를 연결하는 제4배관(18-4)을 포함하는 배관부;를 더 포함할 수 있다.In the fuel cell and high temperature electrolytic stack module of the present invention, the tubular unit cell module 10, as shown in Figures 2, 3, and 9, the tubular electrode laminated body 13 and the outer tube ( A first cap 15 which covers one end of the 14 and has a fuel supply port 15-1 and an air supply port 15-2; A second cap 16 covering the other ends of the tubular electrode stacked body 13 and the outer tube 14 and having a fuel outlet 16-1 and an air outlet 16-2; Fixing plate 17 is fixed to the first cap 15 on one side and the tube type fixing means 11 on the other side: and the fuel supply port 15-1 and the tube type of the first cap 15 The first pipe 18-1 connecting the fuel supply port 11-1 of the fixing means 11, the air supply port 15-2 of the first cap 15 and the pipe type fixing means 11 The second pipe 18-3 connecting the air supply port 11-3, the fuel outlet 16-1 of the second cap 16, and the fuel outlet 11-2 of the tube type fixing means 11; The third pipe (18-2) for connecting the second, and the air outlet (16-2) of the second cap 16 and the fourth pipe for connecting the air outlet (11-4) of the tube-type fixing means ( It may further include a; pipe portion including 18-4).

상기 제1배관 내지 제4배관(18-1, 18-3, 18-2, 18-4)은 상기 플레이트(17)를 관통하여 연결될 수 있다.The first to fourth pipes 18-1, 18-3, 18-2, and 18-4 may be connected through the plate 17.

상기 단위전지모듈(10)의 관타입 고정수단(11)에는, 도 2, 도 3, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 관타입 고정수단(11)이 연료이송패널(20)의 내부에 형성된 단위전지모듈 삽입홈(21)에 삽입되는 경우 이들의 결합이 견고하게 유지되게 하기 위한 후크(11-5)가 더 구비될 수 있다. 도 2에서 (a)는 전면도를 나타내며, (b)는 우측면도를 나타낸다.In the tubular type fixing means 11 of the unit cell module 10, as shown in FIGS. 2, 3, and 7, a tubular type fixing means 11 is formed inside the fuel transfer panel 20. When inserted into the unit cell module insertion groove 21 may be further provided with a hook (11-5) for maintaining a firm coupling thereof. In FIG. 2, (a) shows a front view and (b) shows a right side view.

상기 고정플레이트(17)에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 단위전지모듈을 커버할 수 있는 단위전지모듈 하우징(30)이 더 구비될 수 있다. 이와 같이 개별 단위전지모듈 하우징이 구비되는 경우에는 단위전지모듈의 열 방출을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 개별적인 히팅에 의해 단위전지모듈을 개별적으로 컨트롤하는 것이 가능하여 에너지 효율을 극대화할 수 있다.As shown in FIG. 10, the fixed plate 17 may further include a unit battery module housing 30 that may cover the unit battery module. As such, when the individual unit battery module housing is provided, the heat dissipation of the unit battery module can be minimized, and the unit battery module can be individually controlled by the individual heating to maximize energy efficiency.

본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 있어서, 상기 관타입 고정수단(11)의 외벽에 형성된 연료공급구(11-1), 공기공급구(11-3), 연료배출구(11-2) 및 공기배출구(11-4)에는 실링부재가 더 구비될 수 있다.In the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module of the present invention, a fuel supply port 11-1, an air supply port 11-3, and a fuel outlet port 11-2 formed on the outer wall of the tube type fixing means 11 are provided. ) And the air outlet 11-4 may be further provided with a sealing member.

또한, 연료이송패널(20)의 내부에 형성된 다수개의 단위전지모듈 삽입홈(21)에 구비된 연료공급구(21-1), 연료배출구(21-2), 공기공급구(21-3) 및 공기배출구(21-4)에는 실링부재(26)가 더 구비될 수 있다(도 6 및 도 7 참고).In addition, the fuel supply port 21-1, the fuel outlet 21-2, the air supply port 21-3 provided in the plurality of unit cell module insertion grooves 21 formed in the fuel transfer panel 20. And an air outlet 21-4 may further include a sealing member 26 (see FIGS. 6 and 7).

본 발명의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 특성이 동일한 다수개의 단위전지모듈을 사용하는 것뿐만 아니라, 각각 특성이 다른 단위전지모듈들을 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 4에서 연료이송패널(20)에 마련된 단위전지모듈 삽입홈(21)들에 순차적으로 연료효율이 다른 단위전지모듈들을 결합하여 전체 연료이용 효율이 100%가 되도록 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈을 구성하는 것도 가능하다.The fuel cell and the high temperature electrolytic stack module of the present invention may not only use a plurality of unit cell modules having the same characteristics, but may also use a combination of unit cell modules having different characteristics. For example, in FIG. 4, the unit cell module insertion grooves 21 provided in the fuel transfer panel 20 are sequentially coupled to unit cell modules having different fuel efficiencies so that the overall fuel utilization efficiency is 100%. It is also possible to construct a stack module for hydrolysis.

구체적으로, 1번 단위전지모듈에 공급되는 연료는 수소가 100%일 수 있지만 1번 단위전지모듈을 거쳐서 나온 연료는 단위전지의 발전에 따라 수소와 스팀(수분)을 포함하게 된다. 따라서 상기 1번 단위전지모듈에 이어서 연결된 2번 단위전지모듈에는 수소와 스팀(수분)을 포함한 연료가 공급되므로, 2번 단위전지모듈로는 1번 단위전지모듈과 출력밀도성능이 다른 것을 배치하여 전체 연료이용율을 향상시킬 수 있다. 이러한 형태는 뒤에 이어서 연결되는 3번 이후에 단위전지모듈에도 적용될 수 있다.Specifically, the fuel supplied to the first unit cell module may be 100% hydrogen, but the fuel generated through the first unit cell module includes hydrogen and steam (moisture) according to the development of the unit cell. Therefore, the fuel cell including hydrogen and steam (moisture) is supplied to the second unit cell module connected to the first unit cell module, so that the second unit cell module has a different output density performance than that of the first unit cell module. Overall fuel utilization can be improved. This form can also be applied to the unit cell module after the third connected later.

또한, 본 발명은 상기 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈이 2개 이상 결합되어 이루어지는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈 적층체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a fuel cell and a stack module stack for high temperature hydrolysis is formed by combining two or more of the fuel cell and the stack module for high temperature hydrolysis.

상기 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 수평 적층 방식으로 적층되거나, 또는 수직 적층 방식으로 적층될 수 있다. 또한, 수직 적층 및 수평 적층이 혼합된 수평/수직 혼합형 적층 방식으로 적층될 수도 있다.The fuel cell and the high temperature electrolytic stack module may be stacked in a horizontal stacking manner or stacked in a vertical stacking manner. Further, vertical stacking and horizontal stacking may be stacked in a mixed horizontal / vertical mixed stacking manner.

상기 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈 사이의 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구, 및 공기 배출구의 연결은 이 분야에서 통상적으로 행해지는 방법으로 이루어질 수 있다.The connection of the fuel supply port, the fuel outlet port, the air supply port, and the air outlet port between the fuel cell and the stack module for high temperature hydrolysis may be made by a method commonly performed in the art.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

다수개의 단위전지모듈(10) 및 상기 다수개의 단위전지모듈이 결합되는 연료이송패널(20)을 포함하며,It includes a plurality of unit cell module 10 and the fuel transfer panel 20 is coupled to the plurality of unit cell module,

상기 다수개의 단위전지모듈(10)은 각각, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연료공급구(11-1), 공기공급구(11-3), 연료배출구(11-2) 및 공기배출구(11-4) 를 구비하며,The plurality of unit cell modules 10, respectively, as shown in Figures 2 and 3, the fuel supply port (11-1), air supply port (11-3), fuel outlet (11-2) and air Having an outlet 11-4,

상기 연료이송패널(20)은, 도 4 및 도5에 도시된 바와 같이, 외벽에 연료공급구(20-1), 연료배출구(20-2), 공기공급구(20-3) 및 공기배출구(20-4)가 설치되고, 내부에 상기 연료공급구(20-1) 및 연료배출구(20-2)와 연결된 연료순환배관(22-1) 및 상기 공기공급구(20-3) 및 공기배출구(20-4)와 연결된 공기순환배관(22-2)을 구비하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 있어서,As shown in FIGS. 4 and 5, the fuel transfer panel 20 has a fuel supply port 20-1, a fuel outlet 20-2, an air supply port 20-3, and an air outlet at an outer wall thereof. 20-4 is installed, the fuel circulation pipe 22-1 and the air supply port 20-3 and air connected to the fuel supply port 20-1 and the fuel outlet 20-2 therein; In the fuel cell and high-temperature water electrolytic stack module having an air circulation pipe (22-2) connected to the outlet (20-4),

상기 단위전지모듈(10)을 연료이송패널(20)에 결합시키는 경우, 단위전지모듈의 연료공급구(20-1) 및 연료배출구(20-2)를 상기 연료순환배관(22-1)에 결합하여 연료순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 연료순환배관을 브릿지 시켜서 연료가 단위전지모듈의 내부를 통하여 순환하게 하며, 단위전지모듈(10)의 공기공급구(20-3) 및 공기배출구(20-4)를 상기 공기순환배관(22-2)에 결합하여 공기순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 공기순환배관을 브릿지 시켜서 공기가 단위전지모듈(10)의 내부를 통하여 순환하게 하며,When the unit cell module 10 is coupled to the fuel transfer panel 20, the fuel supply port 20-1 and the fuel outlet 20-2 of the unit cell module are connected to the fuel circulation pipe 22-1. Combining to disconnect the fuel circulation pipe and bridge the broken fuel circulation pipe at the same time to allow the fuel to circulate through the interior of the unit cell module, the air supply port (20-3) and the air outlet (20-) of the unit cell module 10 4) is coupled to the air circulation pipe (22-2) to disconnect the air circulation pipe and at the same time to bridge the broken air circulation pipe to allow air to circulate through the inside of the unit cell module 10,

상기 단위전지모듈(10)을 연료이송패널(20)로부터 분리시킬 경우, 연료순환배관(22-1) 및 공기순환배관(22-2)을 원래대로 다시 복원시키는 것을 특징으로 하는 단위전지모듈의 연료이송패널에 대한 결합 및 분리방법을 제공한다.When the unit cell module 10 is separated from the fuel transfer panel 20, the unit cell module, characterized in that to restore the fuel circulation pipe 22-1 and the air circulation pipe 22-2 back to the original. Provides a method for coupling and separating fuel transfer panels.

상기 방법에는 위에서 상술한 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 관한 내용이 모두 적용될 수 있다. 그러므로 중복되는 내용의 기재는 생략한다.The above-described method may be applied to both the fuel cell and the stack module for high temperature water electrolysis. Therefore, description of overlapping content is omitted.

한편, 도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.11 and 12 are views for explaining the coupling structure of the tubular unit cell module according to the embodiment of the present invention.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지모듈(도 9의 10)은 튜브 형상의 전극적층체(13)와, 튜브 형상의 전극적층체(13)와 일정 간격으로 이격되며, 전극적층체(13)의 내부 중심에 삽입되는 다공성 지지체 튜브(12)를 포함할 수 있다.11 and 12, the tubular unit cell module (10 in FIG. 9) according to an embodiment of the present invention is a tube-shaped electrode laminated body 13, the tubular electrode laminated body 13 and Spaced at regular intervals, it may include a porous support tube 12 is inserted into the inner center of the electrode stack (13).

이때, 다공성 지지체 튜브(12)는 중공 구조의 튜브 몸체(12-1)와, 튜브 몸체(12-1)의 중공 내부 중앙 부분에 배치된 격벽(12-2)과, 격벽(12-2)과 이격된 상측 및 하측으로 튜브 몸체(12-1)의 일부를 각각 관통하는 제1 및 제2 개구(G1, G2)를 갖는다. 이에 따라, 다공성 지지체 튜브(12)는 격벽(12-2)에 의해 중앙 부분이 막힌 구조를 갖되, 제1 및 제2 개구(G1, G2)에 의해 일부가 열린 구조를 갖는다.In this case, the porous support tube 12 is a hollow tube body 12-1, a partition 12-2 disposed in the hollow inner central portion of the tube body 12-1, and a partition wall 12-2. The first and second openings G1 and G2 penetrate portions of the tube body 12-1 to the upper side and the lower side, respectively. Accordingly, the porous support tube 12 has a structure in which a central portion is blocked by the partition 12-2, and a portion of the porous support tube 12 is opened by the first and second openings G1 and G2.

전극적층체(13)는 다공성 지지체 튜브(12)와 일정한 간격으로 이격 배치되며, 양측 가장자리가 내부 씰링재(45)에 의해 씰링 처리되어 다공성 지지체 튜브(12)에 고정된다. 이 결과, 전극적층체(13)의 내부는 밀폐 구조를 갖게 된다. 이와 같이, 내부 씰링재(45)로 전극적층체(13)의 가장자리를 씰링하는 것에 의해, 다공성 지지체 튜브(12)의 중공 내부와 전극적층체(13)의 내부를 순환하는 연료가스는 전극적층체(13)와 외부튜브(도 13의 14) 사이의 공간을 순환하는 공기와 서로 혼합될 염려가 없게 된다.The electrode laminate 13 is spaced apart from the porous support tube 12 at regular intervals, and both edges thereof are sealed by the inner sealing material 45 to be fixed to the porous support tube 12. As a result, the inside of the electrode laminated body 13 has a sealed structure. Thus, by sealing the edge of the electrode laminated body 13 with the inner sealing material 45, the fuel gas which circulates inside the hollow of the porous support tube 12 and the inside of the electrode laminated body 13 is an electrode laminated body. There is no fear of mixing with the air circulating in the space between the 13 and the outer tube (14 in FIG. 13).

이러한 전극적층체(13)는, 도 9 및 도 12에 도시된 바와 같이, 연료전극(13-1), 전해질층(13-2) 및 공기전극(13-3)이 차례로 적층되는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 전극적층체(13)의 내면에 연료전극(13-1)이 배치되고, 전극적층체(13)의 외면에 공기전극(13-3)이 배치될 수 있다.As shown in FIGS. 9 and 12, the electrode stacked structure 13 has a structure in which the fuel electrode 13-1, the electrolyte layer 13-2, and the air electrode 13-3 are sequentially stacked. Can be. Accordingly, the fuel electrode 13-1 may be disposed on the inner surface of the electrode stacked structure 13, and the air electrode 13-3 may be disposed on the outer surface of the electrode stacked structure 13.

또한, 튜브형 단위전지모듈은 연료전극 연결선(40) 및 공기전극 연결선(42)을 더 포함할 수 있다. 이때, 연료전극 연결선(40)은 다공성 지지체 튜브(12)의 외주면에 코일링되어 전극적층체(13)의 연료전극(13-1)과 전기적으로 접속된다. 또한, 공기전극 연결선(42)은 전극적층체(13)의 외주면에 코일링되어 전극적층체(13)의 공기전극(13-3)과 전기적으로 접속된다.In addition, the tubular unit cell module may further include a fuel electrode connection line 40 and an air electrode connection line 42. In this case, the fuel electrode connecting line 40 is coiled on the outer circumferential surface of the porous support tube 12 and electrically connected to the fuel electrode 13-1 of the electrode stack 13. In addition, the air electrode connecting line 42 is coiled on the outer circumferential surface of the electrode stack 13 and electrically connected to the air electrode 13-3 of the electrode stack 13.

도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 단위전지 모듈의 가스 이동경로를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 13은 튜브형 단위전지모듈에서 연료가스의 이동 경로를 나타낸 것이고, 도 14는 튜브형 단위전지모듈에서 공기의 이동 경로를 나타낸 것이다.13 and 14 are views for explaining a gas movement path of the tubular unit cell module according to an embodiment of the present invention. At this time, Figure 13 shows the movement path of the fuel gas in the tubular unit cell module, Figure 14 shows the movement route of the air in the tubular unit cell module.

먼저, 도 13에 도시된 바와 같이, 튜브 몸체(12-1) 하단의 중공 내부로 연료가스가 공급되면, 다공성 지지체 튜브(12)의 격벽(12-2)에 의해 상측 방향으로의 연료가스 흐름이 차단되면서 격벽(12-2)과 이격된 하측에 배치되는 제2 개구(G2)에 의해 다공성 지지체 튜브(12)와 전극적층체(13)의 사이 공간으로 연료가스가 확산되어 공급된 후, 격벽(12-2)과 이격된 상측에 배치되는 제1 개구(G1)를 통하여 다시 튜브 몸체(12-1) 상단으로 연료가스가 빠져나가게 된다. 이 결과, 다공성 지지체 튜브(12)와 전극적층체(13)의 사이 공간으로 유입되는 연료가스의 기체확산으로 전극적층체(13)의 내면에 배치되는 연료전극(도 9의 13-1)이 연료가스와 반응하게 된다.First, as shown in FIG. 13, when fuel gas is supplied into the hollow inside the bottom of the tube body 12-1, the fuel gas flows upward by the partition wall 12-2 of the porous support tube 12. After the fuel gas is diffused and supplied to the space between the porous support tube 12 and the electrode stack 13 by the second opening G2 disposed below the partition 12-2 while being blocked, Through the first opening G1 disposed above the partition 12-2, the fuel gas is discharged to the upper end of the tube body 12-1 again. As a result, a fuel electrode (13-1 in FIG. 9) disposed on the inner surface of the electrode stack 13 is formed by gas diffusion of fuel gas flowing into the space between the porous support tube 12 and the electrode stack 13. It reacts with fuel gas.

한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 공기공급구(15-2)를 통해 공급되는 공기는 전극적층체(13)와 외부튜브(14)의 사이 공간으로 유입되어 상측으로 이동한 후, 공기배출구(16-2)를 통해 외부로 배출된다. 이 결과, 전극적층체(13)와 외부튜브(14) 사이의 공간으로 유입되는 공기는 전극적층체(13)의 외면에 배치되는 공기전극(도 9의 13-3)과 반응하게 된다.On the other hand, as shown in Figure 14, the air supplied through the air supply port (15-2) is introduced into the space between the electrode laminated body 13 and the outer tube 14 is moved upward, the air outlet It is discharged to the outside through (16-2). As a result, the air flowing into the space between the electrode stack 13 and the outer tube 14 reacts with the air electrode (13-3 in FIG. 9) disposed on the outer surface of the electrode stack 13.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.

10 : 단위전지모듈 11 : 관타입 고정수단
11-1 : 연료공급구 11-2 : 연료배출구
11-3 : 공기공급구 11-4 : 공기배출구
12 : 다공성 지지체 튜브 13 : 전극적층체
13-1 : 연료전극 13-2 : 전해질층
13-3 : 공기전극 14 : 외부튜브
15 : 제1캡 15-1 : 연료공급구
15-2 : 공기공급구 15-3 : 전기배선인출구
15-4 : 온도제어배선인출구 11-5 : 후크
16 : 제2캡 16-1 : 연료배출구
16-2 : 공기배출구 16-3 : 전기배선인출구
17 : 고정플레이트 18-1 : 제1배관
18-2 : 제3배관 18-3 : 제2배관
18-4 : 제4배관 19 : 전기배선컨넥트단자
19-1 : 전기배선 20 : 연료이송패널
20-1 : 연료공급구 20-2 : 연료배출구
20-3 : 공기공급구 20-4 : 공기배출구
21 : 단위전지모듈 삽입홈 21-1 : 연료공급구
21-2 : 연료배출구 21-3 : 공기공급구
21-4 : 공기배출구 22-1 : 연료순환배관
22-2 : 공기순환배관 23 : 배관플레이트
23-1, 23-2 : 배관 24 : 탄성부재
25 : 전기배선컨넥트단자 수용홈 30 : 단위전지모듈 하우징10: unit battery module 11: tube type fixing means
11-1: fuel supply port 11-2: fuel outlet
11-3: air supply port 11-4: air discharge port
12 porous support tube 13 electrode laminated body
13-1: fuel electrode 13-2: electrolyte layer
13-3: air electrode 14: outer tube
15: first cap 15-1: fuel supply port
15-2: Air supply port 15-3: Electrical wiring outlet
15-4: Temperature control wiring outlet 11-5: Hook
16: 2nd cap 16-1: fuel outlet
16-2: air outlet 16-3: electric wire outlet
17: fixing plate 18-1: first pipe
18-2: 3rd piping 18-3: 2nd piping
18-4: 4th pipe 19: Electric wiring connector
19-1: Electric wiring 20: Fuel transfer panel
20-1: fuel supply port 20-2: fuel outlet
20-3: air supply port 20-4: air outlet
21: Insertion groove of the unit battery module 21-1: Fuel supply hole
21-2: fuel outlet 21-3: air supply port
21-4: Air outlet 22-1: Fuel circulation piping
22-2: air circulation piping 23: piping plate
23-1, 23-2: pipe 24: elastic member
25: electric wiring connector terminal receiving groove 30: unit battery module housing

Claims (18)

다수개의 단위전지모듈 및 상기 다수개의 단위전지모듈이 결합되는 연료이송패널을 포함하며,
상기 다수개의 단위전지모듈은 각각 연료공급구, 공기공급구, 연료배출구 및 공기배출구를 구비하며,
상기 연료이송패널은 외벽에 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구가 설치되고, 내부에 상기 연료공급구 및 연료배출구와 연결된 연료순환배관 및 상기 공기공급구 및 공기배출구와 연결된 공기순환배관을 구비하며,
상기 단위전지모듈이 연료이송패널에 결합되는 경우, 단위전지모듈의 연료공급구 및 연료배출구가 상기 연료순환배관에 결합하면서 연료순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 연료순환배관을 브릿지 시켜서 연료가 단위전지모듈의 내부를 통하여 순환하게 하며, 동시에 공기공급구 및 공기배출구가 상기 공기순환배관에 결합하면서 공기순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 공기순환배관을 브릿지 시켜서 공기가 단위전지모듈의 내부를 통하여 순환하게 하며,
상기 단위전지모듈이 연료이송패널로부터 분리되는 경우, 연료순환배관 및 공기순환배관이 원래대로 다시 복원되며,
상기 단위전지모듈은 튜브타입이며, 연료전극, 전해질층 및 공기전극이 이 순서 또는 반대 순서로 적층된 튜브형 전극적층체를 포함하며,
상기 튜브형 단위전지모듈은 상기 튜브형 전극적층체의 내부에 삽입 배치된 다공성 지지체 튜브를 더 포함하고,
상기 다공성 지지체 튜브는 중공 구조의 튜브 몸체와, 상기 튜브 몸체의 중공 내부 중앙 부분에 배치된 격벽과, 상기 격벽과 이격된 상측 및 하측으로 튜브 몸체의 일부를 각각 관통하는 제1 및 제2 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
It includes a plurality of unit cell module and the fuel transfer panel coupled to the plurality of unit cell module,
The plurality of unit cell modules each have a fuel supply port, an air supply port, a fuel outlet and an air outlet,
The fuel transfer panel has a fuel supply port, a fuel outlet port, an air supply port and an air outlet port on the outer wall, and a fuel circulation pipe connected to the fuel supply port and the fuel outlet port, and an air circulation connected to the air supply port and the air outlet port. With piping,
When the unit cell module is coupled to the fuel transfer panel, the fuel supply port and the fuel outlet of the unit cell module are coupled to the fuel circulation pipe while disconnecting the fuel circulation pipe and bridging the broken fuel circulation pipe at the same time so that the fuel is unit cell module. At the same time, the air supply port and the air outlet are coupled to the air circulation pipe and at the same time disconnect the air circulation pipe and at the same time bridge the broken air circulation pipe to allow air to circulate through the inside of the unit cell module,
When the unit cell module is separated from the fuel transfer panel, the fuel circulation pipe and the air circulation pipe are restored to their original state.
The unit cell module is a tube type, and includes a tubular electrode stacked body in which a fuel electrode, an electrolyte layer, and an air electrode are stacked in this order or in reverse order.
The tubular unit cell module further includes a porous support tube inserted into the tubular electrode stacked body,
The porous support tube includes a hollow tube body, a partition wall disposed in the hollow inner central portion of the tube body, and first and second openings penetrating a portion of the tube body to the upper side and the lower side spaced apart from the partition wall, respectively. A stack module for a fuel cell and a high temperature electrolytic cell having a.
다수개의 단위전지모듈 및 상기 단위전지모듈이 고정되는 다수개의 단위전지모듈 삽입홈이 구비된 연료이송패널을 포함하며,
상기 다수개의 단위전지모듈은 일단부에, 연료이송패널의 단위전지모듈 삽입홈에 삽입 및 분리가 가능하며 외벽에 연료공급구, 공기공급구, 연료배출구 및 공기배출구가 형성된 관타입 고정수단을 구비하며,
상기 연료이송패널은 외벽에 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구를 구비하며,
상기 연료이송패널의 내부에 형성된 다수개의 단위전지모듈 삽입홈들은 각각 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구를 구비하며,
상기 각각의 삽입홈의 연료공급구 및 공기공급구는 인접하는 하나의 삽입홈의 연료배출구 및 공기배출구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되고, 연료배출구 및 공기배출구는 인접하는 다른 하나의 삽입홈의 연료공급구 및 공기공급구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되며,
연료이송패널 전체 삽입홈 중의 어느 하나의 삽입홈의 연료공급구 및 공기공급구는 연료이송패널 외벽의 연료공급구 및 공기공급구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되며, 다른 하나의 삽입홈의 연료배출구 및 공기배출구는 연료이송패널 외벽의 연료배출구 및 공기배출구와 각각 연료순환배관 및 공기순환배관에 의해 연통되며,
상기 삽입홈에는 단위전지모듈이 삽입되지 않은 상태에서 삽입홈에 구비된 연료공급구와 연료배출구 및 공기공급구와 공기배출구를 각각 연통되게 연결시키는 2개의 배관을 포함한 배관플레이트가 구비되며, 상기 배관플레이트는 탄성부재를 구비하여 단위전지모듈이 삽입되는 경우 압력에 의해 하방으로 밀려 내려가고, 단위전지모듈이 분리되는 경우 탄성에 의해 상승하여 삽입홈에 포함된 연료공급구와 연료배출구 및 공기공급구와 공기배출구를 각각 연통되게 연결시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
It includes a plurality of unit battery module and a fuel transfer panel having a plurality of unit cell module insertion groove is fixed to the unit cell module,
The plurality of unit cell modules may be inserted into and separated from the unit cell module insertion groove of the fuel transfer panel at one end thereof, and include a pipe-type fixing means having a fuel supply port, an air supply port, a fuel outlet port, and an air outlet port formed on an outer wall thereof. ,
The fuel transfer panel has a fuel supply port, a fuel outlet, an air supply port and an air outlet on the outer wall,
The plurality of unit cell module insertion grooves formed in the fuel transfer panel each include a fuel supply port, a fuel outlet port, an air supply port, and an air outlet port.
The fuel supply port and the air supply port of each of the insertion grooves communicate with the fuel outlet port and the air outlet port of the adjacent one insertion groove, respectively, by the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, and the fuel outlet port and the air outlet port are adjacent to each other. It is communicated with the fuel supply port and the air supply port of the insertion groove by the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, respectively.
The fuel supply port and the air supply port of one of the insertion grooves of the entire fuel transfer panel are connected with the fuel supply port and the air supply port of the outer wall of the fuel transfer panel by the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, respectively. The fuel outlet and the air outlet of the fuel outlet and the air outlet of the outer wall of the fuel transfer panel are in communication with the fuel circulation pipe and the air circulation pipe, respectively,
The insertion groove is provided with a pipe plate including two pipes for connecting the fuel supply port and the fuel outlet port and the air supply port and the air outlet port provided in the insertion groove in a state where the unit cell module is not inserted, the pipe plate is When the unit cell module is inserted with the elastic member, the unit cell module is pushed down by the pressure. When the unit cell module is separated, the unit cell module is pushed down by the elasticity and the fuel supply port, the fuel outlet port, the air supply port, and the air outlet port included in the insertion groove are removed. A stack module for fuel cell and high temperature hydrolysis, characterized in that connected in communication with each other.
제2항에 있어서,
상기 단위전지모듈은 튜브타입이며, 연료전극, 전해질층 및 공기전극이 이 순서 또는 반대 순서로 적층된 튜브형 전극적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 2,
The unit cell module is a tube type, and the fuel cell and the stack module for high temperature electrolysis, characterized in that the fuel electrode, the electrolyte layer and the air electrode comprises a tubular electrode laminated body stacked in this order or the reverse order.
제3항에 있어서,
상기 튜브형 단위전지모듈은 상기 튜브형 전극적층체를 내부에 수용하는 외부튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 3,
The tubular unit cell module further comprises an outer tube for accommodating the tubular electrode stacked body therein.
제4항에 있어서,
상기 튜브형 단위전지모듈은 튜브형 전극적층체의 중심부를 통하여 연료가스가 공급되며, 외부튜브를 통하여 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 4, wherein
The tubular unit cell module is a fuel cell and a high temperature electrolytic stack module, characterized in that the fuel gas is supplied through the center of the tubular electrode laminated body, the air is supplied through the outer tube.
제3항에 있어서,
상기 튜브형 단위전지모듈은
상기 튜브형 전극적층체의 내부에 삽입 배치된 다공성 지지체 튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 3,
The tubular unit cell module
And a porous support tube inserted into the tubular electrode stacked body.
제6항에 있어서,
상기 다공성 지지체 튜브는
중공 구조의 튜브 몸체와,
상기 튜브 몸체의 중공 내부 중앙 부분에 배치된 격벽과,
상기 격벽과 이격된 상측 및 하측으로 튜브 몸체(12-1)의 일부를 각각 관통하는 제1 및 제2 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 6,
The porous support tube is
Hollow tube body,
A partition wall disposed in the hollow inner central portion of the tube body;
And a first and a second opening penetrating a portion of the tube body (12-1) to the upper side and the lower side spaced apart from the partition wall, respectively.
제6항에 있어서,
상기 다공성의 지지체 튜브가 집전체 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 6,
A stack module for fuel cell and high temperature electrolysis, characterized in that the porous support tube performs a current collector function.
제4항에 있어서,
상기 외부튜브의 외부 또는 내부에는 열선이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 4, wherein
A fuel cell and a stack module for high temperature water electrolysis, characterized in that a heating wire is further provided outside or inside the outer tube.
제4항에 있어서,
상기 외부튜브 또는 연료전지 지지체 튜브의 내부에는 써모커플이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 4, wherein
A stack module for fuel cell and high temperature electrolysis, characterized in that a thermocouple is further provided inside the outer tube or the fuel cell support tube.
제4항에 있어서,
상기 튜브형 단위전지모듈은
상기 튜브형 전극적층체 및 외부튜브의 일단부를 커버하며, 연료공급구 및 공기공급구가 구비된 제1캡;
상기 튜브형 전극적층체 및 외부튜브의 타단부를 커버하며, 연료배출구 및 공기배출구가 구비된 제2캡;
일면에 상기 제1캡이 고정되며 타면에 관타입 고정수단이 고정된 고정플레이트: 및
상기 제1캡의 연료공급구와 관타입 고정수단의 연료공급구를 연결하는 제1배관, 제1캡의 공기공급구와 관타입 고정수단의 공기공급구를 연결하는 제2배관, 제2캡의 연료배출구와 관타입 고정수단의 연료배출구를 연결하는 제3배관, 및 제2캡의 공기배출구와 관타입 고정수단의 공기배출구를 연결하는 제4배관을 포함하는 배관부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용스택 모듈.
The method of claim 4, wherein
The tubular unit cell module
A first cap covering one end of the tubular electrode stacked body and the outer tube and having a fuel supply port and an air supply port;
A second cap covering the other ends of the tubular electrode stacked body and the outer tube and having a fuel outlet port and an air outlet port;
Fixed plate fixed to the first cap is fixed on one side and the tube-type fixing means on the other side: And
A first pipe connecting the fuel supply port of the first cap and a fuel supply port of the tube type fixing means, a second pipe connecting the air supply port of the first cap and the air supply port of the tube type fixing means, and a fuel of the second cap And a third pipe connecting the outlet and the fuel outlet of the pipe-type fixing means, and a pipe part including a fourth pipe connecting the air outlet of the second cap and the air outlet of the pipe-type fixing means. Fuel cell and high temperature electrolytic stack module.
제11항에 있어서,
상기 제1배관 내지 제4배관은 상기 플레이트를 관통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 11,
The first pipe to the fourth pipe is characterized in that the fuel cell and the high temperature electrolytic stack module is connected through the plate.
제11항에 있어서,
상기 고정플레이트에는 전기배선컨넥트단자가 관타입 고정수단 측부에 연료이송패널에 삽탈 가능하게 돌출하여 설치되며,
상기 연료전극에서 연장된 전기배선 및 공기전극에서 연장된 전기배선이 상기 전기배선컨넥트단자의 개별단자에 연결되며,
상기 연료이송패널의 단위전지모듈 삽입홈 각각의 측부에는 상기 전기배선컨넥트단자가 삽입될 수 있는 전기배선컨넥트단자 수용홈이 더 구비된 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 11,
The fixing plate is provided with an electrical wiring connector protruding detachably to the fuel transfer panel on the side of the tube-type fixing means,
The electric wiring extending from the fuel electrode and the electric wiring extending from the air electrode are connected to individual terminals of the electric wiring connecting terminal,
And a side of each unit cell module insertion groove of the fuel transfer panel is further provided with an electrical wiring connector receiving groove into which the electrical wiring connector terminal can be inserted.
제11항에 있어서,
상기 연료이송패널 내부의 전기배선컨넥트단자 수용홈들은 전기배선에 의해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 11,
The fuel cell and high temperature electrolytic stack module of claim 1, wherein the electrical connection terminal receiving grooves in the fuel transfer panel are connected to each other by electrical wiring.
제11항에 있어서,
상기 고정플레이트에는 단위전지모듈을 커버할 수 있는 단위전지모듈 하우징이 더 구비된 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 11,
The stationary plate further comprises a unit cell module housing which can cover the unit cell module, the fuel cell and the stack module for high temperature water electrolysis.
제2항에 있어서,
상기 관타입 고정수단의 외벽에 형성된 연료공급구, 공기공급구, 연료배출구 및 공기배출구에는 실링부재가 더 구비되며,
연료이송패널의 내부에 형성된 다수개의 단위전지모듈 삽입홈에 구비된 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구에는 실링부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈.
The method of claim 2,
The fuel supply port, the air supply port, the fuel outlet port and the air outlet port formed on the outer wall of the pipe-type fixing means is further provided with a sealing member,
And a fuel supply port, a fuel outlet port, an air supply port, and an air outlet port provided in the plurality of unit cell module insertion grooves formed in the fuel transfer panel, further comprising a sealing member.
제2항에 있어서,
상기 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈은 다양한 출력밀도성능을 갖는 단위전지모듈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 및 고온 수전해용 스택모듈.
The method of claim 2,
The fuel cell and the high temperature electrolytic stack module may include unit cell modules having various power density performances.
다수개의 단위전지모듈 및 상기 다수개의 단위전지모듈이 결합되는 연료이송패널을 포함하며,
상기 다수개의 단위전지모듈은 각각 연료공급구, 공기공급구, 연료배출구 및 공기배출구를 구비하며,
상기 연료이송패널은 외벽에 연료공급구, 연료배출구, 공기공급구 및 공기배출구가 설치되고, 내부에 상기 연료공급구 및 연료배출구와 연결된 연료순환배관 및 상기 공기공급구 및 공기배출구와 연결된 공기순환배관을 구비하는 단위전지모듈의 연료전지 및 고온 수전해용 스택 모듈에 있어서,
상기 단위전지모듈을 연료이송패널에 결합시키는 경우, 단위전지모듈의 연료공급구 및 연료배출구를 상기 연료순환배관에 결합하여 연료순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 연료순환배관을 브릿지 시켜서 연료가 단위전지모듈의 내부를 통하여 순환하게 하며, 동시에 공기공급구 및 공기배출구를 상기 공기순환배관에 결합하여 공기순환배관의 연결를 끊고 동시에 끊어진 공기순환배관을 브릿지 시켜서 공기가 단위전지모듈의 내부를 통하여 순환하게 하며,
상기 단위전지모듈을 연료이송패널로부터 분리하는 경우, 연료순환배관 및 공기순환배관을 원래대로 다시 복원시키며,
상기 단위전지모듈은 튜브타입이며, 연료전극, 전해질층 및 공기전극이 이 순서 또는 반대 순서로 적층된 튜브형 전극적층체를 포함하며,
상기 튜브형 단위전지모듈은 상기 튜브형 전극적층체의 내부에 삽입 배치된 다공성 지지체 튜브를 더 포함하고,
상기 다공성 지지체 튜브는 중공 구조의 튜브 몸체와, 상기 튜브 몸체의 중공 내부 중앙 부분에 배치된 격벽과, 상기 격벽과 이격된 상측 및 하측으로 튜브 몸체의 일부를 각각 관통하는 제1 및 제2 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 단위전지모듈의 연료이송패널에 대한 결합 및 분리방법.It includes a plurality of unit cell module and the fuel transfer panel coupled to the plurality of unit cell module,
The plurality of unit cell modules each have a fuel supply port, an air supply port, a fuel outlet and an air outlet,
The fuel transfer panel has a fuel supply port, a fuel outlet port, an air supply port and an air outlet port on the outer wall, and a fuel circulation pipe connected to the fuel supply port and the fuel outlet port, and an air circulation connected to the air supply port and the air outlet port. In the fuel cell of the unit cell module having a pipe and a stack module for high temperature water electrolysis,
When the unit cell module is coupled to the fuel transfer panel, the fuel supply port and the fuel outlet of the unit cell module are coupled to the fuel circulation pipe to disconnect the fuel circulation pipe and bridge the broken fuel circulation pipe at the same time so that the fuel is unit cell module. By circulating through the inside of the air at the same time by combining the air supply port and the air outlet to the air circulation pipe disconnect the air circulation pipe and at the same time bridge the broken air circulation pipe to allow air to circulate through the inside of the unit cell module,
When the unit cell module is separated from the fuel transfer panel, the fuel circulation pipe and the air circulation pipe are restored to their original state.
The unit cell module is a tube type, and includes a tubular electrode stacked body in which a fuel electrode, an electrolyte layer, and an air electrode are stacked in this order or in reverse order.
The tubular unit cell module further includes a porous support tube inserted into the tubular electrode stacked body,
The porous support tube includes a hollow tube body, a partition wall disposed in the hollow inner central portion of the tube body, and first and second openings penetrating a portion of the tube body to the upper side and the lower side spaced apart from the partition wall, respectively. Coupling and separation method for a fuel transfer panel of a unit cell module having a.
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