[go: up one dir, main page]

KR102453315B1 - Fuel cell generation system and vessel including the same - Google Patents

Fuel cell generation system and vessel including the same Download PDF

Info

Publication number
KR102453315B1
KR102453315B1 KR1020210055205A KR20210055205A KR102453315B1 KR 102453315 B1 KR102453315 B1 KR 102453315B1 KR 1020210055205 A KR1020210055205 A KR 1020210055205A KR 20210055205 A KR20210055205 A KR 20210055205A KR 102453315 B1 KR102453315 B1 KR 102453315B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ammonia
fuel cell
hydrogen
water
undecomposed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020210055205A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
안지호
김필근
변영진
김상명
Original Assignee
대우조선해양 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 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020210055205A priority Critical patent/KR102453315B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102453315B1 publication Critical patent/KR102453315B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438Cooling or heating systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/58Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12Heating; Cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J3/04Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/047Decomposition of ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/022Preparation of aqueous ammonia solutions, i.e. ammonia water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/10Separation of ammonia from ammonia liquors, e.g. gas liquors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126Humidifying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은, 기체 암모니아를 분해하여 수소를 생산하는 수소 생산 유니트(100), 그리고 수소 생산 유니트(100)에서 생산한 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소 연료전지 유니트(200)를 포함하고, 수소 생산 유니트(100)는 기체 암모니아를 열분해하는 암모니아 개질기(110), 그리고 암모니아 개질기(110)에서 배출되는 미분해 암모니아, 수소 및 질소를 포함하는 혼합가스에서 미분해 암모니아를 분리하는 암모니아 분리기(120)를 포함하며, 암모니아 분리기(120)는 미분해 암모니아를 용해시켜 암모니아수를 생성하는 암모니아수 생성기(121), 암모니아수로부터 미분해 암모니아를 분리하는 암모니아 분리막(122), 그리고 암모니아 분리막(122)으로 음압을 제공하여 암모니아 분리막(122)의 양단의 분압 차이를 유지하는 진공펌프(125)를 포함하여서, 순수 수소를 생산하는 암모니아 분해 공정에서 미분해 암모니아를 효과적으로 제거할 수 있는, 연료전지 발전시스템을 개시한다.The present invention includes a hydrogen production unit 100 for producing hydrogen by decomposing gaseous ammonia, and a hydrogen fuel cell unit 200 for producing electric power using the hydrogen produced in the hydrogen production unit 100, The production unit 100 is an ammonia reformer 110 for thermally decomposing gaseous ammonia, and an ammonia separator 120 for separating undecomposed ammonia from a mixed gas containing undecomposed ammonia, hydrogen and nitrogen discharged from the ammonia reformer 110. Including, the ammonia separator 120 is an ammonia water generator 121 that generates ammonia water by dissolving undecomposed ammonia, an ammonia separation membrane 122 that separates undecomposed ammonia from ammonia water, and an ammonia separation membrane 122 to provide negative pressure Disclosed is a fuel cell power generation system that can effectively remove undecomposed ammonia in an ammonia decomposition process for producing pure hydrogen, including a vacuum pump 125 for maintaining a partial pressure difference between both ends of the ammonia separation membrane 122 .

Figure R1020210055205
Figure R1020210055205

Description

연료전지 발전시스템 및 동 시스템을 구비한 선박{FUEL CELL GENERATION SYSTEM AND VESSEL INCLUDING THE SAME} Fuel cell power generation system and ships equipped with the system

본 발명은 연료전지 발전시스템 및 동 시스템을 구비한 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 암모니아로부터 분리된 수소를 이용하는 연료전지 발전시스템 및 동 시스템을 구비한 선박에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel cell power generation system and a ship equipped with the system, and more particularly, to a fuel cell power generation system using hydrogen separated from ammonia and a ship equipped with the system.

암모니아는 20℃, 0.857MPa에서 용이하게 액화하며, 액체 암모니아는 중량 수소 밀도가 178중량%로 매우 높고, 또한 체적 수소 밀도는 액체 수소의 15 내지 25배라고 하는 매우 우수한 수소 캐리어로 주목받고 있으며, 암모니아를 개질하여, 수소를 분리할 경우, 암모니아는 탄소중립 연료로서, 이산화탄소를 발생시키지 않는다.Ammonia easily liquefies at 20°C and 0.857 MPa, and liquid ammonia has a very high weight hydrogen density of 178% by weight and a volumetric hydrogen density of 15 to 25 times that of liquid hydrogen, attracting attention as a very excellent hydrogen carrier, When hydrogen is separated by reforming ammonia, ammonia is a carbon-neutral fuel and does not generate carbon dioxide.

한편, 최근 들어, 화석연료의 사용에 따른 문제점을 해결하기 위하여 연료전지 발전시스템의 개발이 활발히 진행되고 있다.Meanwhile, in recent years, the development of a fuel cell power generation system has been actively conducted in order to solve the problems associated with the use of fossil fuels.

연료전지 발전시스템은 LNG(Liquefied Natural Gas, LNG), LPG(liquefied petroleum gas, LPG), 메탄올(CH3OH), 에탄올(C2H5OH), 가솔린 등을 개질하여, 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학반응 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전시스템이다. 연료전지의 음극부에서는 산화제인 산소의 환원 반응이 일어나며, 양극부에서는 연료인 수소의 산화 반응이 일어나는데, 이러한 전기화학 반응을 통해 전기, 열, 물 등이 발생된다.The fuel cell power generation system reforms LNG (Liquefied Natural Gas, LNG), LPG (liquefied petroleum gas, LPG), methanol (CH 3 OH), ethanol (C 2 H 5 OH), gasoline, etc. It is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen into electrical energy. A reduction reaction of oxygen, which is an oxidizing agent, occurs in the anode part of the fuel cell, and an oxidation reaction of hydrogen, a fuel, occurs in the anode part, and electricity, heat, water, etc. are generated through these electrochemical reactions.

한편, 암모니아를 활용한 수소 연료전지를 연료전지 발전시스템으로 적용할 경우, 암모니아 개질기(NH3 Reformer)가 구비되어야 한다. 이때, 암모니아 개질기로부터 생성된 혼합가스는 미분해 암모니아를 포함할 수 있는데, 이러한 미분해 암모니아는 연료전지의 열화를 야기시킬 뿐만 아니라, 연료극인 양극부의 크랙 발생 및 수명저하의 원인이 될 수 있다.On the other hand, when a hydrogen fuel cell using ammonia is applied as a fuel cell power generation system, an ammonia reformer (NH 3 Reformer) must be provided. In this case, the mixed gas generated from the ammonia reformer may include undecomposed ammonia, which not only causes deterioration of the fuel cell, but may also cause cracks in the anode, which is the anode, and decrease in lifespan.

이 경우, 미분해 암모니아를 분리하여 연료전지를 보호하기 위해 암모니아 흡착기가 사용될 수 있는데, 이전 공정에서 암모니아 흡착기에 기 흡착된 암모니아를 탈착함으로써 암모니아 흡착기를 재생시킬 수 있다.In this case, an ammonia adsorber may be used to separate undecomposed ammonia to protect the fuel cell, and the ammonia adsorber may be regenerated by desorbing the ammonia pre-adsorbed to the ammonia adsorber in the previous process.

일 예로, 암모니아 흡착기가 가열 교대 흡착기(Thermal Swing Adsorption; TSA)인 경우, 암모니아 흡착기에 열을 가하여 암모니아 흡착기를 재생시킬 수 있다.For example, when the ammonia adsorber is a thermal swing adsorption (TSA), heat may be applied to the ammonia adsorber to regenerate the ammonia adsorber.

그러나, 가열 교대 흡착기인 암모니아 흡착기를 재생하기 위해서는 열원을 제공할 수 있는 별도의 장비가 설치되어야 하므로, 결과적으로 비용이 증가하게 된다.However, in order to regenerate the ammonia adsorber, which is a heating alternating adsorber, a separate equipment capable of providing a heat source must be installed, resulting in an increase in cost.

한국 공개특허공보 제10-2021-0007791호 (연료전지 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물, 2021.01.20.)Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2021-0007791 (Fuel cell system and offshore structure including the same, 2021.01.20.)

본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 저비용으로 미분해 암모니아를 효과적으로 제거하여 연료전지의 열화를 방지할 수 있는, 연료전지 발전시스템 및 동 시스템을 구비한 선박을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the spirit of the present invention is to provide a fuel cell power generation system capable of effectively removing undecomposed ammonia at low cost to prevent deterioration of the fuel cell, and a ship equipped with the system.

본 발명에 따른 연료전지 발전시스템은, 기체 암모니아를 분해하여 수소를 생산하는 수소 생산 유니트(100); 그리고 상기 수소 생산 유니트(100)에서 생산한 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소 연료전지 유니트(200);를 포함하고, 상기 수소 생산 유니트(100)는 상기 기체 암모니아를 열분해하는 암모니아 개질기(110), 그리고 상기 암모니아 개질기(110)에서 배출되는 미분해 암모니아, 수소 및 질소를 포함하는 혼합가스에서 상기 미분해 암모니아를 분리하는 암모니아 분리기(120)를 포함하며, 상기 암모니아 분리기(120)는 상기 미분해 암모니아를 용해시켜 암모니아수를 생성하는 암모니아수 생성기(121), 상기 암모니아수로부터 상기 미분해 암모니아를 분리하는 암모니아 분리막(122), 그리고 상기 암모니아 분리막(122)으로 음압을 제공하여 상기 암모니아 분리막(122)의 양단의 분압 차이를 유지하는 진공펌프(125)를 포함한다.A fuel cell power generation system according to the present invention includes a hydrogen production unit 100 for decomposing gaseous ammonia to produce hydrogen; and a hydrogen fuel cell unit 200 for generating electric power using the hydrogen produced by the hydrogen production unit 100, wherein the hydrogen production unit 100 is an ammonia reformer 110 for thermally decomposing the gaseous ammonia. and an ammonia separator 120 for separating the undecomposed ammonia from the mixed gas containing undecomposed ammonia, hydrogen and nitrogen discharged from the ammonia reformer 110, wherein the ammonia separator 120 is Both ends of the ammonia separation membrane 122 by providing negative pressure to the ammonia water generator 121 for dissolving ammonia to generate ammonia water, an ammonia separation membrane 122 for separating the undecomposed ammonia from the ammonia water, and the ammonia separation membrane 122 and a vacuum pump 125 that maintains a difference in partial pressure of .

또한, 상기 암모니아 분리기(120)는 상기 암모니아수를 가열하는 열교환기(123)를 더 포함할 수 있다.In addition, the ammonia separator 120 may further include a heat exchanger 123 for heating the ammonia water.

또한, 상기 암모니아수 생성기(121)는 스프레이한 워터로 상기 혼합가스 중의 미분해 암모니아를 포집하여 상기 암모니아수를 생성하는 워터 스크러버(water scrubber)(21)를 포함할 수 있다.In addition, the ammonia water generator 121 may include a water scrubber 21 for generating the ammonia water by collecting undecomposed ammonia in the mixed gas with sprayed water.

이때, 상기 워터 스크러버(21)는, 상기 암모니아 개질기(110)에서 배출되는 상기 혼합가스가 공급되는 워터 챔버(21a), 그리고 상기 워터 챔버(21a) 내에 설치되며 워터를 스프레이(spray)하는 분사기(21b)를 포함할 수 있다.At this time, the water scrubber 21 includes a water chamber 21a to which the mixed gas discharged from the ammonia reformer 110 is supplied, and an injector installed in the water chamber 21a to spray water ( 21b) may be included.

또한, 상기 암모니아수 생성기(121)는 워터 탱크(22a) 내부의 워터에 상기 혼합가스 중의 미분해 암모니아를 용해시켜 상기 암모니아수를 생성하는 워터 피트(water pit)(22)를 포함할 수 있다.In addition, the ammonia water generator 121 may include a water pit 22 for dissolving undecomposed ammonia in the mixed gas in the water inside the water tank 22a to generate the ammonia water.

이때, 상기 워터 피트(22)는, 워터가 채워지는 상기 워터 탱크(22a), 그리고 상기 워터 탱크(22a)를 밀봉하는 실링 부재(22b)를 포함할 수 있다.In this case, the water pit 22 may include the water tank 22a filled with water, and a sealing member 22b sealing the water tank 22a.

또한, 상기 수소 생산 유니트(100)는 상기 암모니아 분리기(120)에서 배출되는 상기 수소 및 상기 질소에서 상기 질소를 흡착하는 질소 흡착기(140)를 더 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen production unit 100 may further include a nitrogen adsorber 140 for adsorbing the nitrogen from the hydrogen and the nitrogen discharged from the ammonia separator 120 .

또한, 상기 수소 연료전지 유니트(200)는 상기 질소 흡착기(140)에서 배출되는 상기 수소를 연료로 전력을 생산하는 연료전지부(210), 공기를 가압하여 상기 연료전지부(210)에 공급하는 압축기(220), 그리고 상기 연료전지부(210)에서 미반응된 수소를 상기 질소 흡착기(140)로부터 분리되어 상기 연료전지부(210)로 공급되는 상기 수소와 합류시키는 송풍 수단(230)을 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen fuel cell unit 200 is a fuel cell unit 210 that generates electric power using the hydrogen discharged from the nitrogen adsorber 140 as a fuel, and pressurizes air to supply it to the fuel cell unit 210 . a compressor 220, and a blowing means 230 for separating unreacted hydrogen from the fuel cell unit 210 with the hydrogen supplied to the fuel cell unit 210 after being separated from the nitrogen adsorber 140; can do.

또한, 상기 연료전지부(210)는 고분자 전해질 연료전지부이고, 상기 수소 연료전지 유니트(200)는 상기 질소 흡착기(140)와 상기 연료전지부(210)의 사이에 설치되어 상기 질소 흡착기(140)에서 배출되는 상기 수소를 가습하는 가습기(240)를 더 포함할 수 있다.In addition, the fuel cell unit 210 is a polymer electrolyte fuel cell unit, and the hydrogen fuel cell unit 200 is installed between the nitrogen adsorber 140 and the fuel cell unit 210 to provide the nitrogen adsorber 140 . ) may further include a humidifier 240 for humidifying the hydrogen discharged from.

또한, 상기 가습기(240)는 버블러 타입 가습기, 인젝션 타입 가습기, 흡착제 타입가습기 또는 막가습기일 수 있다.Also, the humidifier 240 may be a bubbler type humidifier, an injection type humidifier, an adsorbent type humidifier, or a membrane humidifier.

또한, 상기 수소 생산 유니트(100)는 액체 암모니아를 저장하는 암모니아 저장 탱크(160), 상기 액체 암모니아를 기화시켜 만든 상기 기체 암모니아를 상기 암모니아 개질기(110)로 공급하는 기화기(150), 그리고 상기 연료전지부(210)에서 발생하는 제1 배기 가스(EG1)와 상기 질소 흡착기(140)에서 배출되는 수소 미분리 가스를 연소시켜 제2 배기 가스(EG2)를 발생시키는 연소기(180)를 더 포함하고, 상기 제2 배기 가스(EG2)는 상기 암모니아 개질기(110) 및 상기 기화기(150)로 순차 공급되어 열교환될 수 있다.In addition, the hydrogen production unit 100 includes an ammonia storage tank 160 for storing liquid ammonia, a vaporizer 150 for supplying the gaseous ammonia made by vaporizing the liquid ammonia to the ammonia reformer 110, and the fuel Further comprising a combustor 180 for generating a second exhaust gas (EG2) by burning the first exhaust gas (EG1) generated from the battery unit (210) and the hydrogen unseparated gas discharged from the nitrogen adsorber (140) , the second exhaust gas EG2 may be sequentially supplied to the ammonia reformer 110 and the vaporizer 150 to exchange heat.

또한, 상기 기화기(150)를 통과한 상기 제2 배기 가스(EG2)는 상기 열교환기(123)에서 상기 암모니아수와 열교환될 수 있다.Also, the second exhaust gas EG2 passing through the vaporizer 150 may exchange heat with the ammonia water in the heat exchanger 123 .

또한, 상기 암모니아 분리막(122)으로부터 분리 추출된 암모니아는 상기 연소기(180)에 공급되어 연소될 수 있다.In addition, the ammonia separated and extracted from the ammonia separation membrane 122 may be supplied to the combustor 180 and combusted.

또한, 상기 암모니아 분리기(120)는 상기 암모니아 분리막(122)에서 상기 미분해 암모니아와 분리된 워터를 상기 암모니아수 생성기(121)로 공급하는 순환펌프(124)를 더 포함할 수 있다.In addition, the ammonia separator 120 may further include a circulation pump 124 for supplying the water separated from the undecomposed ammonia in the ammonia separation membrane 122 to the ammonia water generator 121 .

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박은 전술한 연료전지 발전시스템을 구비할 수 있다.Meanwhile, a ship according to another embodiment of the present invention may include the fuel cell power generation system described above.

이때, 상기 선박은 암모니아 운반선 또는 암모니아 연료 추진선일 수 있다.At this time, the ship may be an ammonia carrier or an ammonia fuel propulsion ship.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템은 이산화탄소를 배출하지 않는 암모니아를 분해하여 수소를 생산하고, 생산된 수소를 이용하여 전력을 생산하므로, 친환경적이다.The fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention is environmentally friendly because it produces hydrogen by decomposing ammonia, which does not emit carbon dioxide, and uses the produced hydrogen to produce electricity.

또한, 암모니아 분리기를 이용하여 혼합가스에서 미분해 암모니아를 용해시켜 암모니아수를 생성하고 생성된 암모니아수에서 미분해 암모니아를 추출할 수 있으므로, 종래의 TSA 방식의 암모니아 분리기와 대비하여 별도의 열원 제공 장비가 필요하지 않아 경제적이며 장비의 크기를 최소화할 수 있으며, 연료전지부의 열화를 방지할 수 있다.In addition, since it is possible to produce ammonia water by dissolving undecomposed ammonia in the mixed gas using an ammonia separator and extract undecomposed ammonia from the generated ammonia water, a separate heat source providing equipment is required compared to the conventional TSA-type ammonia separator It is economical, and the size of equipment can be minimized, and deterioration of the fuel cell can be prevented.

또한, 진공펌프에 의해 암모니아 분리막에 음압을 제공하여 양단 사이에 분압 차이를 유지하여서, 암모니아가 정체되지 않고 원활히 분리 추출되도록 할 수 있다.In addition, by providing a negative pressure to the ammonia separation membrane by a vacuum pump to maintain a difference in partial pressure between both ends, ammonia can be smoothly separated and extracted without stagnation.

또한, 연소기에서 발생한 고온의 제2 배기 가스는 암모니아 개질기, 기화기 및 암모니아 분리기의 열교환기의 열원으로 활용될 수 있으므로, 전체적인 에너지 소모를 줄여 경제적이다.In addition, since the high-temperature second exhaust gas generated from the combustor can be utilized as a heat source of the heat exchanger of the ammonia reformer, the vaporizer, and the ammonia separator, it is economical by reducing overall energy consumption.

또한, 연료전지 발전시스템의 배기 가스를 암모니아 개질기, 기화기, 그리고 열교환기를 통과하며, 100℃ 이하로 냉각되어 중온의 배기 가스로 외부로 배출되므로 안전성을 확보할 수 있다.In addition, since the exhaust gas of the fuel cell power generation system passes through an ammonia reformer, a vaporizer, and a heat exchanger, it is cooled to 100° C. or less and discharged to the outside as a medium temperature exhaust gas, so that safety can be secured.

또한, 연료전지부를 선박이나 차량 등의 적용에 적합한 고분자 전해질 연료 전지부로 구성하는 경우, 질소 흡착기로부터의 질소가 흡착된 순수 수소를 가습하여 고분자 전해질 연료전지부로 공급함으로써, 고분자 전해질 연료전지부의 성능저하를 방지하여 에너지 효율을 높일 수 있다.In addition, when the fuel cell unit is composed of a polymer electrolyte fuel cell unit suitable for applications such as ships or vehicles, pure hydrogen adsorbed with nitrogen from the nitrogen adsorber is humidified and supplied to the polymer electrolyte fuel cell unit, so that the performance of the polymer electrolyte fuel cell unit is Energy efficiency can be improved by preventing degradation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템의 구체적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템의 암모니아 생성기가 워터 스크러버인 경우를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템의 암모니아 생성기가 워터 피트인 경우를 구체적으로 도시한 도면이다.
1 is a detailed view of a fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram specifically illustrating a case where the ammonia generator of the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention is a water scrubber.
3 is a diagram specifically illustrating a case where the ammonia generator of the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention is a water pit.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템의 구체적인 도면이다.1 is a detailed view of a fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템은 액체 상태의 액체 암모니아(L-NH3)를 분해하여 수소를 생산하는 수소 생산 유니트(100), 그리고 수소 생산 유니트(100)에서 생산한 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소 연료전지 유니트(200)를 포함하여, 이산화탄소를 배출하지 않는 암모니아를 분해하여 수소를 생산하고, 생산된 수소를 이용하여 전력을 생산하여, 친환경적인 연료전지 발전시스템을 제공하는 것을 요지로 한다.1, the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention is a hydrogen production unit 100 that produces hydrogen by decomposing liquid ammonia (L-NH 3 ) in a liquid state, and a hydrogen production unit Including the hydrogen fuel cell unit 200 that produces electric power using the hydrogen produced in 100, decomposing ammonia that does not emit carbon dioxide to produce hydrogen, and using the produced hydrogen to produce electric power, An object of the present invention is to provide an eco-friendly fuel cell power generation system.

수소 생산 유니트(100)는 기화기(Vaporizer)(150), 암모니아 개질기(NH3 Cracker)(110), 암모니아 분리기(120), 질소 흡착기(140), 연소기(Combustor) (180), 그리고 암모니아 저장 탱크(160)를 포함할 수 있다.The hydrogen production unit 100 is a vaporizer 150, an ammonia reformer (NH 3 Cracker) 110, an ammonia separator 120, a nitrogen adsorber 140, a combustor (Combustor) 180, and an ammonia storage tank (160).

기화기(150)는 액체 상태의 암모니아(L-NH3)를 기화시켜 기체 상태의 기체 암모니아(G-NH3)로 만들 수 있다. 이때, 기화기(150)는 열원으로서 후술하는 바와 같이 연소기(180)로부터 배출되는 고온의 제2 배기 가스(EG2)를 활용할 수 있다.The vaporizer 150 may vaporize liquid ammonia (L-NH 3 ) to make gaseous ammonia (G-NH 3 ) in a gaseous state. In this case, the vaporizer 150 may utilize the high-temperature second exhaust gas EG2 discharged from the combustor 180 as a heat source, which will be described later.

이러한 기화기(150)는 쉘 앤 튜브 타입(shell and tube type)의 열교환기일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 열교환기가 가능하다.The vaporizer 150 may be a shell and tube type heat exchanger. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and heat exchangers having various structures are possible.

암모니아 개질기(110)는 기화기(150)에서 생성된 기체 암모니아(G-NH3)를 열분해하여 개질할 수 있다. 즉, 암모니아 개질기(110)는 기화기(150)를 통과한 기체 암모니아(G-NH3)를 열분해(cracking reformer)를 통해 수소(H2) 및 질소(N2)로 분해할 수 있다. 이 때, 분해되지 않은 미분해 암모니아(NH3)가 발생할 수 있다. 또한, 암모니아 개질기(110)는 열원으로서 후술하는 바와 같이 연소기(180)로부터 배출되는 고온의 제2 배기 가스(EG2)를 활용할 수 있다.The ammonia reformer 110 may be reformed by thermal decomposition of gaseous ammonia (G-NH 3 ) generated in the vaporizer 150 . That is, the ammonia reformer 110 may decompose gaseous ammonia (G-NH3) that has passed through the vaporizer 150 into hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ) through a cracking reformer. At this time, non-decomposed undecomposed ammonia (NH 3 ) may be generated. In addition, the ammonia reformer 110 may utilize the high-temperature second exhaust gas EG2 discharged from the combustor 180 as a heat source, as will be described later.

또한, 암모니아 개질기(110)는 보다 낮은 온도에서 암모니아 개질을 할 수 있도록, 암모니아 분해 촉매를 포함할 수 있다. 암모니아 분해 촉매로서는, 암모니아 분해 반응에 촉매활성을 갖는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 비금속계 변이 금속, 희토류계 물질, 귀금속계 물질을 조성으로서 포함하는 촉매를 들 수 있으며, 전술한 촉매들은 높은 비표면적을 갖는 담체에 담지해서 이용할 수 있다.In addition, the ammonia reformer 110 may include an ammonia decomposition catalyst to perform ammonia reforming at a lower temperature. The ammonia decomposition catalyst is not particularly limited as long as it has catalytic activity in the ammonia decomposition reaction, but for example, a catalyst including a non-metal-based transition metal, a rare-earth material, and a noble metal-based material as a composition may be mentioned. It can be used by being supported on a carrier having a high specific surface area.

구체적으로는, 저온 촉매 방식의 암모니아 개질기(분해기)는 저온, 예를 들면, 약 400~600℃에서 암모니아를 분해할 수 있는 암모니아 개질기로서, 주기율표 상의 제8족 금속원소, 제1B족 금속원소 등을 분해 촉매로서 포함할 수 있다. 이러한 분해 촉매는 전술한 원소에 한정되는 것은 아니며, 산화구리, 산화크롬, 산화망간, 산화철, 팔라듐 또는 백금이거나. 혹은 제올라이트에 크롬, 구리 또는 코발트를 담지한 분해 촉매가 될 수 있다.Specifically, the low-temperature catalytic ammonia reformer (decomposer) is an ammonia reformer capable of decomposing ammonia at a low temperature, for example, about 400 to 600 ° C., Group 8 metal elements on the periodic table, Group 1B metal elements, etc. may be included as a decomposition catalyst. The decomposition catalyst is not limited to the above elements, and is copper oxide, chromium oxide, manganese oxide, iron oxide, palladium or platinum. Alternatively, it may be a decomposition catalyst in which chromium, copper or cobalt is supported on zeolite.

암모니아 개질기(110)를 저온 촉매 방식의 암모니아 개질기를 사용하여, 암모니아 개질에 사용되는 열량을 최소화시킬 수 있다. By using the ammonia reformer 110 of the low-temperature catalyst type ammonia reformer, it is possible to minimize the amount of heat used for reforming ammonia.

암모니아 분리기(120)는 암모니아 개질기(110)에서 배출되는 미분해 암모니아, 수소 및 질소를 포함하는 혼합가스에서 미분해 암모니아(NH3)를 분리할 수 있다.The ammonia separator 120 may separate undecomposed ammonia (NH 3 ) from the mixed gas including undecomposed ammonia, hydrogen and nitrogen discharged from the ammonia reformer 110 .

암모니아 분리기(120)는 암모니아수 생성기(121), 암모니아 분리막(122), 열교환기(123), 순환펌프(124), 그리고 진공펌프(125)를 포함할 수 있다.The ammonia separator 120 may include an ammonia water generator 121 , an ammonia separation membrane 122 , a heat exchanger 123 , a circulation pump 124 , and a vacuum pump 125 .

암모니아수 생성기(121)는 미분해 암모니아를 용해시켜 암모니아수를 생성할 수 있다. 암모니아는 워터(water)에 잘 녹는 성질을 가지고 있다.The ammonia water generator 121 may generate ammonia water by dissolving undecomposed ammonia. Ammonia is soluble in water.

암모니아수 생성기(121)는 암모니아수를 생성하는 방법에 따라 워터 스크러버(water scrubber)(21)(도 2 참조) 또는 워터 피트(water pit)(22)(도 3 참조)일 수 있다.The ammonia water generator 121 may be a water scrubber 21 (see FIG. 2) or a water pit 22 (see FIG. 3) according to a method of generating ammonia water.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템의 암모니아 생성기가 워터 스크러버인 경우를 구체적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템의 암모니아 생성기가 워터 피트인 경우를 구체적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram specifically illustrating a case where the ammonia generator of the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention is a water scrubber, and FIG. 3 is a view showing the ammonia generator of the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention. It is a diagram specifically showing the case of a water pit.

도 2에 도시된 바와 같이, 암모니아수 생성기(121)가 워터 스크러버(21)인 경우, 워터 스크러버(21)는 암모니아 개질기(110)에서 배출되는 혼합가스(NH3/H2/N2)가 공급되는 워터 챔버(21a), 그리고 워터 챔버(21a) 내에 설치되며 워터를 스프레이(spray)하는 분사기(21b)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , when the ammonia water generator 121 is a water scrubber 21 , the water scrubber 21 is supplied with a mixed gas (NH 3 /H 2 /N 2 ) discharged from the ammonia reformer 110 . It may include a water chamber (21a), and the water chamber (21a) is installed in the injector (21b) to spray (spray) water.

워터 스크러버(21)는 분사기(21b)를 이용하여 워터를 스프레이(spray)하여 워터 챔버(21a)내로 공급되는 혼합가스 중의 미분해 암모니아를 냉각 및 포집하여 암모니아수(NH4OH)를 생성할 수 있다. 이 때, 암모니아 개질기(110)에서 워터 스크러버(21)로 공급되는 혼합가스의 경로 상에서 안전 밸브(Pressure Safety Valve)(PSV)가 설치될 수 있다. 안전 밸브(PSV)는 밸브 입구 쪽의 압력이 설정 압력에 도달하면 자동적으로 스프링이 작동하면서 유체가 분출되고 일정 압력 이하가 되면 정상 상태로 복원되는 밸브이다. The water scrubber 21 cools and collects undecomposed ammonia in the mixed gas supplied into the water chamber 21a by spraying water using the injector 21b to generate ammonia water (NH 4 OH). . In this case, a pressure safety valve (PSV) may be installed on the path of the mixed gas supplied from the ammonia reformer 110 to the water scrubber 21 . A safety valve (PSV) is a valve that automatically operates a spring when the pressure at the valve inlet reaches a set pressure, and the fluid is ejected and is restored to a normal state when the pressure falls below a certain level.

도 3에 도시한 바와 같이, 암모니아수 생성기(121)가 워터 피트(22)인 경우, 워터 피트(22)는 워터가 채워지는 워터 탱크(22a), 그리고 워터 탱크(22a)를 밀봉하는 실링 부재(22b)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , when the ammonia water generator 121 is a water pit 22, the water pit 22 includes a water tank 22a filled with water, and a sealing member for sealing the water tank 22a ( 22b).

워터 피트(22)는 워터 탱크(22a) 내부의 워터에 혼합가스 중의 미분해 암모니아를 냉각 및 용해시켜 암모니아수를 생성할 수 있다. 이 때, 워터 탱크(22a)를 실링 부재(22b)를 이용하여 밀봉함으로써 미분해 암모니아를 가압하여 용이하게 미분해 암모니아를 워터에 용해시킬 수 있다. 또한, 암모니아 개질기(110)에서 워터 피트(22)로 공급되는 혼합가스의 경로 상에서 안전 밸브(PSV)가 설치될 수 있다.The water pit 22 may generate ammonia water by cooling and dissolving undecomposed ammonia in the mixed gas in the water inside the water tank 22a. At this time, by sealing the water tank 22a using the sealing member 22b, undecomposed ammonia can be pressurized, and undecomposed ammonia can be easily dissolved in water. In addition, a safety valve (PSV) may be installed on the path of the mixed gas supplied from the ammonia reformer 110 to the water pit 22 .

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(123)는 암모니아수 생성기(121)에서 공급되는 암모니아수를 가열할 수 있다. 즉, 기화기(150)를 통과한 제2 배기 가스(EG2)와 열교환하여 암모니아수를 100도 이하로 가열시킬 수 있다. 따라서, 암모니아 분리막(122)에서 암모니아의 분리를 촉진시킬 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1 , the heat exchanger 123 may heat the ammonia water supplied from the ammonia water generator 121 . That is, the ammonia water may be heated to 100 degrees or less by heat exchange with the second exhaust gas EG2 that has passed through the vaporizer 150 . Accordingly, separation of ammonia from the ammonia separation membrane 122 may be promoted.

이와 같이, 제2 배기 가스(EG2)는 암모니아 개질기(110), 기화기(150), 그리고 열교환기(123)를 순차적으로 통과하며, 100℃ 이하로 냉각되어 중온의 배기 가스로 외부로 배출되므로 안전성을 확보하게 된다.As such, the second exhaust gas EG2 sequentially passes through the ammonia reformer 110 , the vaporizer 150 , and the heat exchanger 123 , and is cooled to 100° C. or less and discharged to the outside as an exhaust gas of medium temperature. will secure

암모니아 분리막(122)은 암모니아수로부터 암모니아를 분리할 수 있다. 이 때, 진공펌프(125)를 통해 암모니아 분리막(122)으로 음압을 제공하여 암모니아 분리막(122)의 양단의 분압 차이 또는 농도 차이를 유지하도록 하여서 순수 암모니아를 추출할 수 있다.The ammonia separation membrane 122 may separate ammonia from aqueous ammonia. At this time, by providing a negative pressure to the ammonia separation membrane 122 through the vacuum pump 125 to maintain a difference in partial pressure or concentration at both ends of the ammonia separation membrane 122, pure ammonia can be extracted.

즉, 암모니아 분리막(122)의 배출단에서 진공펌프(125)에 의해 음압을 제공하여 흡기하여 분압 차이 또는 농도 차이를 생성하여서, 암모니아가 정체되지 않도록 하여 암모니아의 분리 추출을 원활히 이루어지도록 할 수 있다.That is, a negative pressure is supplied by the vacuum pump 125 at the discharge end of the ammonia separation membrane 122 to generate a partial pressure difference or a concentration difference, so that ammonia does not stagnate, so that the separation and extraction of ammonia can be performed smoothly. .

이를 통해, 암모니아 분리막(122)의 양단의 분압 차이를 유지하여서, 암모니아 분리막(122)에서 암모니아가 용이하게 분리될 수 있다.Through this, by maintaining the difference in partial pressures at both ends of the ammonia separation membrane 122 , ammonia can be easily separated from the ammonia separation membrane 122 .

이 때, 암모니아 분리막(122)에서 암모니아가 제거된 워터는 다시 암모니아수 생성기(121)로 공급될 수 있다.At this time, the water from which ammonia is removed from the ammonia separation membrane 122 may be supplied to the ammonia water generator 121 again.

그리고, 암모니아 분리막(122)에서 분리된 암모니아는 질소 흡착기(140)에서 공급되는 수소 미분리 가스와 함께 연소기(180)에 공급되어 연소될 수 있다.In addition, the ammonia separated from the ammonia separation membrane 122 may be supplied to the combustor 180 together with the hydrogen unseparated gas supplied from the nitrogen adsorber 140 to be combusted.

또한, 순환펌프(124)를 이용하여 암모니아 분리막(122)에서 미분해 암모니아와 분리된 워터를 암모니아수 생성기(121)로 공급할 수 있다. 이러한 워터는 다시 미분해 암모니아를 용해시키기 위해 사용될 수 있다.In addition, water separated from undecomposed ammonia in the ammonia separation membrane 122 by using the circulation pump 124 may be supplied to the ammonia water generator 121 . This water can again be used to dissolve the undigested ammonia.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 암모니아 분리기(120)의 암모니아수 생성기(121)와 연결되는 질소 흡착기(140)는 암모니아수 생성기(121)로부터 배출되는 가스 상태의 질소 및 수소 중에서 질소를 흡착할 수 있다. 이러한 질소 흡착기(140)는 압력 변동 흡착기 또는 가압 교대 흡착기(Pressure Swing Adsorption, PSA)일 수 있다. 가압 교대 흡착기는 불순물을 흡착시킨 후 포화가 되면 압력을 감소시켜 흡착기를 재생시킨다. 질소 흡착기(140)에서 배출되는 일부 미분리 수소 및 질소를 포함하는 수소 미분리 가스는 연소기(180)로 공급될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 1 , the nitrogen adsorber 140 connected to the ammonia water generator 121 of the ammonia separator 120 may adsorb nitrogen from the gaseous nitrogen and hydrogen discharged from the ammonia water generator 121 . have. The nitrogen adsorber 140 may be a pressure swing adsorption or a pressure swing adsorption (PSA). The pressure alternating adsorber adsorbs impurities and, when saturated, reduces the pressure to regenerate the adsorber. The hydrogen unseparated gas including some unseparated hydrogen and nitrogen discharged from the nitrogen adsorber 140 may be supplied to the combustor 180 .

연소기(180)는 수소 연료전지 유니트(200)에서 배출되는 고온의 제1 배기 가스(EG1)를 연소시켜 고온의 연소 생성물인 산소, 질소, 그리고 수증기 등을 포함하는 제2 배기 가스(EG2)를 생성할 수 있다. 이러한 고온의 제2 배기 가스(EG2)는 암모니아 개질기(110)에 공급되어 열교환으로 암모니아 개질기(110)에 열에너지를 공급하고, 다시 기화기(150)로 공급되어 열교환으로 액체 암모니아를 기체 암모니아로 기화시키고, 열교환기(123)로 공급되어 암모니아수 생성기(121)에서 공급되는 암모니아수를 가열할 수 있다.The combustor 180 burns the high-temperature first exhaust gas EG1 discharged from the hydrogen fuel cell unit 200 to generate a second exhaust gas EG2 containing high-temperature combustion products such as oxygen, nitrogen, and water vapor. can create This high-temperature second exhaust gas EG2 is supplied to the ammonia reformer 110 to supply thermal energy to the ammonia reformer 110 through heat exchange, and is again supplied to the vaporizer 150 to vaporize liquid ammonia into gaseous ammonia through heat exchange. , may be supplied to the heat exchanger 123 to heat the ammonia water supplied from the ammonia water generator 121 .

연소기(180)는 수소를 연소할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 내부에 연소 촉매를 포함하는 연소 반응 장치이거나, 또는 직접 연소 장치 등 일 수 있다.The combustor 180 is not particularly limited as long as it can combust hydrogen, and for example, may be a combustion reaction device including a combustion catalyst therein, or a direct combustion device.

암모니아 저장 탱크(160)는 액체 상태의 액체 암모니아(L-NH3)를 저장하며, 기화기(150)에 액체 상태의 액체 암모니아를 공급할 수 있다.The ammonia storage tank 160 stores liquid ammonia (L-NH3) in a liquid state, and may supply liquid ammonia in a liquid state to the vaporizer 150 .

여기서, 암모니아 저장 탱크(160)는 액체 상태의 액체 암모니아를 저장할 수 있는 탱크로서, 멤브레인형 탱크이거나 또는 독립형 탱크일 수 있으며, 독립형 탱크일 경우 IMO type A, IMO type B, 또는 IMO type C의 저장 탱크일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 저장 탱크가 가능하다.Here, the ammonia storage tank 160 is a tank capable of storing liquid ammonia in a liquid state, and may be a membranous tank or an independent tank. In the case of an independent tank, IMO type A, IMO type B, or IMO type C storage It could be a tank. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and storage tanks having various structures are possible.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템이 선박에 설치되는 경우, 암모니아 저장 탱크(160)는 암모니아 운반선에 구비되는 화물창 즉, 운반용 암모니아를 저장하는 저장 탱크이거나, 또는 암모니아 연료 추진선에 있어 연료용 암모니아를 저장하는 연료 저장탱크일 수 있다.When the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention is installed on a ship, the ammonia storage tank 160 is a cargo hold provided in an ammonia carrier, that is, a storage tank for storing ammonia for transport, or in an ammonia fuel propulsion ship. It may be a fuel storage tank for storing ammonia for fuel.

또한, 도시하지 않았으나, 암모니아 저장 탱크(160) 내부에는 액체 상태의 암모니아를 공급하기 위한 공급 펌프가 설치될 수 있다. 공급 펌프는 액체 상태의 암모니아에 설치되는 수중 펌프(submerged pump) 또는 딥웰펌프(deep well pump)일 수 있다.In addition, although not shown, a supply pump for supplying ammonia in a liquid state may be installed inside the ammonia storage tank 160 . The feed pump may be a submerged pump or a deep well pump installed in liquid ammonia.

한편, 수소 연료전지 유니트(200)는 연료전지부(210), 압축기(220), 그리고 송풍 수단(230)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the hydrogen fuel cell unit 200 may include a fuel cell unit 210 , a compressor 220 , and a blowing means 230 .

연료전지부(210)는 수소를 연료로 사용하는 연료전지로서 특별히 형태에 대해서 제한되지 않으나, 예를 들어 고온형 연료전지인 고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) 또는 고온 고분자전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)일 수 있다. 연료전지는 연료 기체가 가진 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 바꾸는 에너지 변환 전지를 말한다. 연료전지부(210)는 질소 흡착기(140)에서 분리된 수소를 공급받아 전력을 생산할 수 있다.The fuel cell unit 210 is a fuel cell using hydrogen as a fuel and is not particularly limited in shape, but for example, a solid oxide fuel cell (SOFC) which is a high-temperature fuel cell or a high-temperature polymer electrolyte fuel cell. (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC). A fuel cell refers to an energy conversion cell that directly converts chemical energy of fuel gas into electrical energy. The fuel cell unit 210 may receive hydrogen separated from the nitrogen adsorber 140 to generate power.

연료전지부(210)는 수소의 산화 반응이 일어나는 양극부와 산소의 환원 반응이 일어나는 음극부, 및 양극부에서 수소의 산화반응에 의해 생성된 전자가 음극부로 이동하도록 양극부와 음극부를 연결하는 도선을 포함할 수 있다. 양극부로는 수소 생산 유니트에서 생산된 고순도의 수소가 연료로서 공급되고, 음극부로는 산소를 포함하는 공기가 공급될 수 있다.The fuel cell unit 210 connects the anode and the cathode so that the anode part where the oxidation reaction of hydrogen occurs, the cathode part where the reduction reaction of oxygen occurs, and electrons generated by the oxidation reaction of hydrogen in the anode part move to the cathode part. It may include a conductor. High-purity hydrogen produced in the hydrogen production unit may be supplied to the anode unit as fuel, and air containing oxygen may be supplied to the cathode unit.

이 때, 양극부와 음극부 사이는 전해질로 채워져 있으며, 양극부에서 수소의 산화 반응에 의해 생성된 수소 양이온은 전해질을 통해 음극부로 이동하게 된다. 이때, 수소의 산화를 촉진하는 산화 촉매를 추가로 사용할 수도 있다.At this time, the space between the anode and the cathode is filled with an electrolyte, and hydrogen cations generated by the oxidation reaction of hydrogen in the anode move to the cathode through the electrolyte. In this case, an oxidation catalyst that promotes the oxidation of hydrogen may be additionally used.

한편, 연료전지부(210)에서의 전기화학적 반응에 의해 고온의 제1 배기 가스(EG1)가 발생하게 되며, 이러한 고온의 제1 배기 가스(EG1)는 연소기(180)에 공급되어 연소기(180)에 열에너지를 공급할 수 있다.On the other hand, the high-temperature first exhaust gas EG1 is generated by the electrochemical reaction in the fuel cell unit 210 , and the high-temperature first exhaust gas EG1 is supplied to the combustor 180 to produce the combustor 180 . ) can provide thermal energy.

연료전지부(210)의 형태는, 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 연료전지부(210)에 사용되는 각종 물질, 예를 들면 양극부 및 음극부를 구성하는 물질, 전해질 및 촉매의 종류 등은 특별히 한정되지 않는다. 이러한 연료전지부(210)에서 생산된 전력은 각종 수요처로 공급될 수 있으며, 예를 들면, 후술하는 압축기(220) 등의 전력에 활용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템이 선박에 구비되는 경우에는, 선박의 각종 필요 전력 수요처로 공급될 수 있다.The shape of the fuel cell unit 210 is not limited to the above-described example, and various materials used in the fuel cell unit 210, for example, materials constituting the positive and negative electrodes, electrolytes and catalysts, etc. It is not particularly limited. The electric power produced by the fuel cell unit 210 may be supplied to various demanding parties, for example, may be utilized for electric power such as a compressor 220 to be described later. In addition, when the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention is provided in a ship, it may be supplied to various necessary power demanders of the ship.

압축기(220)는 공기를 가압하여 연료전지부(210)에 공급할 수 있다. 따라서, 연료전지부(210)의 음극부에서 산소의 환원 반응이 원활하게 이루어지므로 연료전지부(210)에서 전력 생산 효율을 높일 수 있다.The compressor 220 may pressurize air and supply it to the fuel cell unit 210 . Accordingly, since the reduction reaction of oxygen in the cathode part of the fuel cell part 210 is smoothly performed, the power production efficiency in the fuel cell part 210 may be increased.

송풍 수단(230)은 연료전지부(210)와 연결될 수 있다. 송풍 수단(230)은 연료전지부(210)에서 미반응된 일부 수소와, 전기화학적 반응의 결과물인 수증기의 일부를 연료전지부(210)로 재투입할 수 있다. 이 때, 미반응된 일부 수소와 수증기는 질소 흡착기(140)로부터 분리되어 연료전지부(210)로 공급되는 수소와 합류될 수 있다. 이러한 송풍 수단(230)은 블로워일 수 있다.The blowing means 230 may be connected to the fuel cell unit 210 . The blowing means 230 may re-inject some unreacted hydrogen in the fuel cell unit 210 and some water vapor resulting from the electrochemical reaction into the fuel cell unit 210 . At this time, some unreacted hydrogen and water vapor may be separated from the nitrogen adsorber 140 and may be combined with hydrogen supplied to the fuel cell unit 210 . This blowing means 230 may be a blower.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템은 암모니아 분리기를 이용하여 혼합가스에서 미분해 암모니아를 용해시켜 암모니아수를 생성하고 생성된 암모니아수에서 미분해 암모니아를 추출할 수 있으므로, 종래의 TSA 방식의 암모니아 분리기와 대비하여 별도의 열원 제공 장비가 필요하지 않아 경제적이며 장비의 크기를 최소화할 수 있으며, 연료전지부의 열화를 방지할 수 있다.As described above, in the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention, undecomposed ammonia is dissolved in the mixed gas using an ammonia separator to generate ammonia water and undecomposed ammonia can be extracted from the generated ammonia water, so the conventional TSA Compared to the ammonia separator, it is economical, and the size of the equipment can be minimized, and the deterioration of the fuel cell can be prevented because a separate heat source providing equipment is not required.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 발전시스템은 선박에 설치될 수 있으며, 이때 선박은 암모니아 운반선 또는 암모니아 연료 추진선일 수 있다.On the other hand, the fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention may be installed in a ship, wherein the ship may be an ammonia carrier or an ammonia fuel propulsion ship.

한편, 전술한 실시예에서는 질소 흡착기(140)에서 공급되는 수소를 직접 연료전지부(210)로 공급하였으나, 질소 흡착기(140)에서 공급되는 수소를 가습하여 연료전지부(210)로 공급하는 다른 실시예도 가능하다.Meanwhile, in the above embodiment, hydrogen supplied from the nitrogen adsorber 140 is directly supplied to the fuel cell unit 210 , but hydrogen supplied from the nitrogen adsorber 140 is humidified and supplied to the fuel cell unit 210 . Examples are also possible.

예컨대, 수소 연료전지 유니트(200)는 질소 흡착기(140)와 연료전지부(210) 사이에 가습기(humidifier)(240)를 포함할 수 있다.For example, the hydrogen fuel cell unit 200 may include a humidifier 240 between the nitrogen adsorber 140 and the fuel cell unit 210 .

이때 연료전지부(210)는 고분자 전해질 연료전지부(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell or Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)일 수 있다. 이러한 고분자 전해질 연료전지부는 수소 양이온을 이동시키는 고분자막을 전해질로 사용하는데, 이온 전도성을 유지하기 위하여 고분자 전해질막은 적절한 수분을 함유하고 있어야 한다.In this case, the fuel cell unit 210 may be a polymer electrolyte fuel cell unit (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell or Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC). The polymer electrolyte fuel cell unit uses a polymer membrane that transports hydrogen cations as an electrolyte. In order to maintain ion conductivity, the polymer electrolyte membrane must contain appropriate moisture.

이에 고분자 전해질 연료전지부로 공급되는 수소에는 가습을 위한 가습기(240)가 구비될 필요가 있으며, 이러한 가습기(240)는 질소 흡착기(140)와 연료전지부(210) 사이에 구비될 수 있다.Accordingly, the hydrogen supplied to the polymer electrolyte fuel cell unit needs to be provided with a humidifier 240 for humidification, and this humidifier 240 may be provided between the nitrogen adsorber 140 and the fuel cell unit 210 .

다시 말해, 질소 흡착기(140)에서 질소가 흡착된 순수 수소를 가습기(240)에 의해 가습하고, 가습된 순수 수소를 고분자 전해질 연료전지부인 연료전지부(210)에 공급하여, 전해질막의 이온 전도성을 유지함과 아울러, 연료전지부(210)의 성능 저하를 방지하여 에너지 효율을 높일 수 있다.In other words, pure hydrogen to which nitrogen has been adsorbed in the nitrogen adsorber 140 is humidified by the humidifier 240, and the humidified pure hydrogen is supplied to the fuel cell unit 210, which is the polymer electrolyte fuel cell unit, to increase the ion conductivity of the electrolyte membrane. In addition to maintenance, it is possible to increase energy efficiency by preventing deterioration of the performance of the fuel cell unit 210 .

참고로, 고분자 전해질 연료전지는 고체의 고분자막을 전해질로 사용함으로써, 전해질의 누출이 없고 다른 타입에 비교하여 비교적 낮은 온도에서 작동하며, 유지 및 보수가 간편하다는 장점을 갖고 있어, 선박이나 차량 등의 적용을 위한 연료전지 발전시스템으로 적합하다는 평가를 받고 있다.For reference, the polymer electrolyte fuel cell uses a solid polymer membrane as an electrolyte, so there is no electrolyte leakage, operates at a relatively low temperature compared to other types, and has the advantages of simple maintenance and repair. It is evaluated to be suitable as a fuel cell power generation system for application.

한편, 가습기(240)는 버블러(bubbler) 타입 가습기, 인젝션(injection) 타입 가습기, 흡착제 타입 가습기 및 막가습기 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.Meanwhile, the humidifier 240 may be any one selected from a bubbler type humidifier, an injection type humidifier, an adsorbent type humidifier, and a membrane humidifier.

또한, 가습기(240)의 전단에는 연료전지부(210)로 공급되는 순수 수소의 유량을 조절할 수 있는 유량 조절 밸브(241)가 더 구비될 수 있다.In addition, a flow rate control valve 241 capable of adjusting the flow rate of pure hydrogen supplied to the fuel cell unit 210 may be further provided at the front end of the humidifier 240 .

따라서, 전술한 바와 같은 연료전지 발전시스템 및 동 시스템을 구비한 선박의 구성에 의해서, 암모니아 분해 공정에서 미분해 암모니아를 용해시킨 후 기화시키고, 암모니아 분리막에 인위적으로 음압을 제공하여 순수 암모니아를 분리 추출하도록 하고, 추출된 암모니아를 연소기로 공급하여 암모니아 기화에 필요한 열원을 공급하도록 하여서, 미분해 암모니아를 효과적으로 제거하는 공정을 구현할 수 있다.Therefore, by the configuration of the fuel cell power generation system and the ship equipped with the system as described above, undecomposed ammonia is dissolved in the ammonia decomposition process and then vaporized, and pure ammonia is separated and extracted by artificially providing negative pressure to the ammonia separation membrane and supplying the extracted ammonia to the combustor to supply a heat source necessary for vaporizing ammonia, it is possible to implement a process for effectively removing undecomposed ammonia.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments within the scope equivalent to the present invention are possible by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

100: 수소 생산 유니트 110: 암모니아 개질기
120: 암모니아 분리기 121: 암모니아수 생성기
122: 암모니아 분리막 123: 열교환기
124: 순환펌프 125: 진공펌프
140: 질소 흡착기 150: 기화기
160: 암모니아 저장 탱크 180: 연소기
200: 수소 연료전지 유니트 210: 연료전지부
220: 압축기 230: 송풍 수단
240: 가습기 241: 유량 조절 밸브
100: hydrogen production unit 110: ammonia reformer
120: ammonia separator 121: ammonia water generator
122: ammonia membrane 123: heat exchanger
124: circulation pump 125: vacuum pump
140: nitrogen adsorber 150: vaporizer
160: ammonia storage tank 180: combustor
200: hydrogen fuel cell unit 210: fuel cell unit
220: compressor 230: blowing means
240: humidifier 241: flow control valve

Claims (16)

기체 암모니아를 분해하여 수소를 생산하는 수소 생산 유니트(100); 그리고
상기 수소 생산 유니트(100)에서 생산한 수소를 이용하여 전력을 생산하는 수소 연료전지 유니트(200);를 포함하고,
상기 수소 생산 유니트(100)는
상기 기체 암모니아를 열분해하는 암모니아 개질기(110), 그리고
상기 암모니아 개질기(110)에서 배출되는 미분해 암모니아, 수소 및 질소를 포함하는 혼합가스에서 상기 미분해 암모니아를 분리하는 암모니아 분리기(120)를 포함하며,
상기 암모니아 분리기(120)는
상기 미분해 암모니아를 용해시켜 암모니아수를 생성하는 암모니아수 생성기(121),
상기 암모니아수로부터 상기 미분해 암모니아를 분리하는 암모니아 분리막(122), 그리고
상기 암모니아 분리막(122)으로 음압을 제공하여 상기 암모니아 분리막(122)의 양단의 분압 차이를 유지하는 진공펌프(125)를 포함하는,
연료전지 발전시스템.
a hydrogen production unit 100 for decomposing gaseous ammonia to produce hydrogen; and
A hydrogen fuel cell unit 200 for generating electric power using the hydrogen produced by the hydrogen production unit 100; includes;
The hydrogen production unit 100 is
An ammonia reformer 110 for thermally decomposing the gaseous ammonia, and
and an ammonia separator 120 for separating the undecomposed ammonia from the mixed gas containing undecomposed ammonia, hydrogen and nitrogen discharged from the ammonia reformer 110,
The ammonia separator 120 is
An ammonia water generator 121 for dissolving the undecomposed ammonia to produce ammonia water;
An ammonia separation membrane 122 for separating the undecomposed ammonia from the ammonia water, and
A vacuum pump 125 for maintaining a partial pressure difference between both ends of the ammonia separation membrane 122 by providing a negative pressure to the ammonia separation membrane 122,
fuel cell power generation system.
제 1 항에 있어서,
상기 암모니아 분리기(120)는
상기 암모니아수를 가열하는 열교환기(123)를 더 포함하는, 연료전지 발전시스템.
The method of claim 1,
The ammonia separator 120 is
Further comprising a heat exchanger (123) for heating the ammonia water, fuel cell power generation system.
제 2 항에 있어서,
상기 암모니아수 생성기(121)는 스프레이한 워터로 상기 혼합가스 중의 미분해 암모니아를 포집하여 상기 암모니아수를 생성하는 워터 스크러버(water scrubber)(21)를 포함하는, 연료전지 발전시스템.
3. The method of claim 2,
The ammonia water generator 121 includes a water scrubber 21 for generating the ammonia water by collecting undecomposed ammonia in the mixed gas with sprayed water, a fuel cell power generation system.
제 3 항에 있어서,
상기 워터 스크러버(21)는,
상기 암모니아 개질기(110)에서 배출되는 상기 혼합가스가 공급되는 워터 챔버(21a), 그리고
상기 워터 챔버(21a) 내에 설치되며 워터를 스프레이(spray)하는 분사기(21b)를 포함하는, 연료전지 발전시스템.
4. The method of claim 3,
The water scrubber 21,
A water chamber 21a to which the mixed gas discharged from the ammonia reformer 110 is supplied, and
and an injector (21b) installed in the water chamber (21a) and spraying water.
제 2 항에 있어서,
상기 암모니아수 생성기(121)는 워터 탱크(22a) 내부의 워터에 상기 혼합가스 중의 미분해 암모니아를 용해시켜 상기 암모니아수를 생성하는 워터 피트(water pit)(22)를 포함하는, 연료전지 발전시스템.
3. The method of claim 2,
The ammonia water generator 121 includes a water pit 22 for dissolving undecomposed ammonia in the mixed gas in the water inside the water tank 22a to generate the ammonia water.
제 5 항에 있어서,
상기 워터 피트(22)는,
워터가 채워지는 상기 워터 탱크(22a), 그리고
상기 워터 탱크(22a)를 밀봉하는 실링 부재(22b)를 포함하는, 연료전지 발전시스템.
6. The method of claim 5,
The water pit 22,
the water tank 22a filled with water, and
and a sealing member (22b) sealing the water tank (22a).
제 2 항에 있어서,
상기 수소 생산 유니트(100)는
상기 암모니아 분리기(120)에서 배출되는 상기 수소 및 상기 질소에서 상기 질소를 흡착하는 질소 흡착기(140)를 더 포함하는, 연료전지 발전시스템.
3. The method of claim 2,
The hydrogen production unit 100 is
Further comprising a nitrogen adsorber (140) for adsorbing the nitrogen from the hydrogen and the nitrogen discharged from the ammonia separator (120), fuel cell power generation system.
제 7 항에 있어서,
상기 수소 연료전지 유니트(200)는
상기 질소 흡착기(140)에서 배출되는 상기 수소를 연료로 전력을 생산하는 연료전지부(210),
공기를 가압하여 상기 연료전지부(210)에 공급하는 압축기(220), 그리고
상기 연료전지부(210)에서 미반응된 수소를 상기 질소 흡착기(140)로부터 분리되어 상기 연료전지부(210)로 공급되는 상기 수소와 합류시키는 송풍 수단(230)을 포함하는, 연료전지 발전시스템.
8. The method of claim 7,
The hydrogen fuel cell unit 200 is
A fuel cell unit 210 for generating electric power using the hydrogen discharged from the nitrogen adsorber 140 as a fuel;
A compressor 220 that pressurizes air and supplies it to the fuel cell unit 210, and
and a blowing means (230) for separating unreacted hydrogen from the fuel cell unit (210) with the hydrogen supplied to the fuel cell unit (210) after being separated from the nitrogen adsorber (140). .
제 8 항에 있어서,
상기 연료전지부(210)는 고분자 전해질 연료전지부이고,
상기 수소 연료전지 유니트(200)는
상기 질소 흡착기(140)와 상기 연료전지부(210)의 사이에 설치되어 상기 질소 흡착기(140)에서 배출되는 상기 수소를 가습하는 가습기(240)를 더 포함하는, 연료전지 발전시스템.
9. The method of claim 8,
The fuel cell unit 210 is a polymer electrolyte fuel cell unit,
The hydrogen fuel cell unit 200 is
and a humidifier (240) installed between the nitrogen adsorber (140) and the fuel cell unit (210) to humidify the hydrogen discharged from the nitrogen adsorber (140).
제 9 항에 있어서,
상기 가습기(240)는 버블러 타입 가습기, 인젝션 타입 가습기, 흡착제 타입가습기 또는 막가습기인, 연료전지 발전시스템.
10. The method of claim 9,
The humidifier 240 is a bubbler type humidifier, an injection type humidifier, an adsorbent type humidifier, or a membrane humidifier, a fuel cell power generation system.
제 8 항에 있어서,
상기 수소 생산 유니트(100)는
액체 암모니아를 저장하는 암모니아 저장 탱크(160),
상기 액체 암모니아를 기화시켜 만든 상기 기체 암모니아를 상기 암모니아 개질기(110)로 공급하는 기화기(150), 그리고
상기 연료전지부(210)에서 발생하는 제1 배기 가스(EG1)와 상기 질소 흡착기(140)에서 배출되는 수소 미분리 가스를 연소시켜 제2 배기 가스(EG2)를 발생시키는 연소기(180)를 더 포함하고,
상기 제2 배기 가스(EG2)는 상기 암모니아 개질기(110) 및 상기 기화기(150)로 순차 공급되어 열교환되는, 연료전지 발전시스템.
9. The method of claim 8,
The hydrogen production unit 100 is
ammonia storage tank 160 for storing liquid ammonia;
A vaporizer 150 for supplying the gaseous ammonia made by vaporizing the liquid ammonia to the ammonia reformer 110, and
A combustor 180 for generating a second exhaust gas EG2 by burning the first exhaust gas EG1 generated from the fuel cell unit 210 and the hydrogen unseparated gas discharged from the nitrogen adsorber 140 is further added. including,
The second exhaust gas EG2 is sequentially supplied to the ammonia reformer 110 and the vaporizer 150 to exchange heat.
제 11 항에 있어서,
상기 기화기(150)를 통과한 상기 제2 배기 가스(EG2)는 상기 열교환기(123)에서 상기 암모니아수와 열교환되는, 연료전지 발전시스템.
12. The method of claim 11,
The second exhaust gas (EG2) passing through the vaporizer (150) exchanges heat with the ammonia water in the heat exchanger (123).
제 12 항에 있어서,
상기 암모니아 분리막(122)으로부터 분리 추출된 암모니아는 상기 연소기(180)에 공급되어 연소되는, 연료전지 발전시스템.
13. The method of claim 12,
The ammonia separated and extracted from the ammonia separation membrane 122 is supplied to the combustor 180 and combusted.
제 13 항에 있어서,
상기 암모니아 분리기(120)는
상기 암모니아 분리막(122)에서 상기 미분해 암모니아와 분리된 워터를 상기 암모니아수 생성기(121)로 공급하는 순환펌프(124)를 더 포함하는, 연료전지 발전시스템.
14. The method of claim 13,
The ammonia separator 120 is
The fuel cell power generation system further comprising a circulation pump (124) for supplying the water separated from the undecomposed ammonia in the ammonia separation membrane (122) to the ammonia water generator (121).
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 연료전지 발전시스템을 구비한 선박.A ship equipped with the fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 14. 제 15 항에 있어서,
상기 선박은 암모니아 운반선 또는 암모니아 연료 추진선인, 선박.
16. The method of claim 15,
The vessel is an ammonia carrier or an ammonia fuel propulsion vessel.
KR1020210055205A 2021-04-28 2021-04-28 Fuel cell generation system and vessel including the same Active KR102453315B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210055205A KR102453315B1 (en) 2021-04-28 2021-04-28 Fuel cell generation system and vessel including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210055205A KR102453315B1 (en) 2021-04-28 2021-04-28 Fuel cell generation system and vessel including the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102453315B1 true KR102453315B1 (en) 2022-10-12

Family

ID=83598228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210055205A Active KR102453315B1 (en) 2021-04-28 2021-04-28 Fuel cell generation system and vessel including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102453315B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120024602A (en) * 2009-04-27 2012-03-14 유티씨 파워 코포레이션 A fluidized bed contaminant separator and water-control loop for a fuel reactant stream of a fuel cell
JP2020070213A (en) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社豊田自動織機 Reforming system
KR20210007791A (en) 2019-07-11 2021-01-20 한국조선해양 주식회사 Fuel cell system and marine structure having the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120024602A (en) * 2009-04-27 2012-03-14 유티씨 파워 코포레이션 A fluidized bed contaminant separator and water-control loop for a fuel reactant stream of a fuel cell
JP2020070213A (en) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社豊田自動織機 Reforming system
KR20210007791A (en) 2019-07-11 2021-01-20 한국조선해양 주식회사 Fuel cell system and marine structure having the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102506742B1 (en) Fuel cell generation system and vessel including the same
US20030207161A1 (en) Hydrogen production and water recovery system for a fuel cell
US8206864B2 (en) Fuel cell stacks and systems with fluid-responsive temperature regulation
KR102510675B1 (en) Fuel cell generation system and vessel including the same
KR102520201B1 (en) Fuel cell generation system and vessel including the same
KR102506797B1 (en) Fuel cell generation system and vessel including the same
US20040197616A1 (en) Oxidant-enriched fuel cell system
JP2025523295A (en) Fuel cell power generation system and control method thereof
JP6692394B2 (en) Carbon recovery fuel cell power generation system
KR102453313B1 (en) Fuel cell generation system for vessel and vessel including the same
KR102441842B1 (en) fuel cell power generation system
KR102316740B1 (en) Fuel cell system for a ship
KR102453315B1 (en) Fuel cell generation system and vessel including the same
KR101359950B1 (en) Fuel Supply System In Ship Loaded Fuel Cell
JP4334132B2 (en) Multi fuel supply station
KR102453316B1 (en) Fuel cell generation system and vessel including the same
KR101454290B1 (en) Complex power generating system connected to the LNG Receiving terminal
KR20240041072A (en) Electric propulsion ship
KR102453314B1 (en) Fuel cell generation system
CN113140766B (en) A zero-carbon emission ethanol reforming hydrogen production fuel cell system
KR102523126B1 (en) Floating storage regasification unit
KR101358129B1 (en) Fuel cell exhausting gas condensing device
KR20240017224A (en) Electric propulsion ship
KR20250138320A (en) Marine Electricity Production System Using Ammonia Reformer and Hydrogen Fuel Cell
KR20240174358A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4