자립 고체산화물 연료전지 시스템의 운전 방법

Abstract

본 발명은 액상의 탄화수소계 연료를 개질하여 수소-리치(rich)한 개질 가스를 생성하는 개질기; 개질기 외벽에 부착되어 개질기를 승온시키는 가열기; 개질가스 및 공기를 연료로 전기를 생성하는 고체산화물 연료전지 스택; 상기 고체산화물 연료전지 스택에서 배출된 연료극의 배출가스 또는 상기 개질기에서 배출된 개질가스와 공기극의 배출가스를 연소하여 연소가스를 생성하는 촉매연소기; 및 상기 연소가스와 상기 고체산화물연료전지 스택에 공급되는 개질가스 및 공기의 열교환이 수행되는 복합 열교환기;를 포함하여 구성된 고체산화물 연료전지 시스템의 운전방법으로, a) 상기 개질기에 공기 및 액상의 탄화수소계 연료를 공급하고 무점화 자연발화시켜 개질기를 작동온도까지 승온하는 단계; b) 상기 개질기에 상기 연료, 공기 및 물을 공급하여 개질 가스를 생성하는 단계; c) 상기 고체산화물 연료전지스택의 공기극에 공기를 공급하는 단계; d) 상기 촉매연소기로 상기 개질기에서 배출된 개질 가스 및 상기 고체산화물 연료전지스택에서 배출된 배출가스를 공급하고, 상기 촉매연소기에서 상기 개질 가스 및 상기 배출가스를 무점화 자연발화시켜 연소가스를 생성하는 단계; e) 상기 복합 열교환기에서 상기 연소가스를 공급받아 상기 연소가스와 열교환되어 승온된 공기를 상기 고체산화물 연료전지스택의 공기극으로 공급하여 상기 고체산화물 연료전지스택을 운전온도까지 승온하는 단계; f) 상기 개질 가스의 상기 촉매연소기로의 공급을 중단하고, 상기 개질기에서 배출된 개질 가스를 상기 복합 열교환기로 공급하여 상기 고체산화물 연료전지스택의 연료극과 공기극 각각에 상기 복합 열교환기에서 열교환된 개질 가스 및 공기를 공급하는 단계; 및 g) 상기 고체산화물 연료전지 스택의 연료극과 공기극에서 배출된 배출가스를 상기 촉매연소기로 공급하는 단계;를 포함하여 수행되어 열적 자립 운전이 가능한 특징이 있다.