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석탄과 같은 고체상의 탄소함유물에 포함된 탄소성분의 화학에너지를 전기화학적 반응을 통해 직접 전기에너지로 바꾸게 되는 연료전지에 있어서,
상기 탄소함유물과 접촉하여 상기 탄소함유물에 포함된 탄소성분의 산화반응을 유도하게 되는 애노드(anode)와, 산소의 환원반응을 유도하게 되는 캐소드(cathode) 및, 애노드와 캐소드 사이에 설치되는 전해질을 포함하는 반응셀로 이루어진 반응셀 모듈과;
상기 반응셀의 애노드의 일단부와 연통되는 공급기구가 설치되어 상기 애노드의 표면으로 탄소함유물을 공급하게 되고, 상기 애노드의 타단부와 연통되는 배출기구가 설치되어 탄소함유물반응물질을 배출하게 되는 연료이송모듈과;
상기 반응셀의 캐소드와 연통되는 유입기구와 유출기구가 각각 설치되어 상기 캐소드의 표면으로 산소를 포함하는 기체를 공급하고 배출하게 되는 기체이송모듈 및;
상기 반응셀 모듈, 연료이송모듈 및 기체이송모듈이 고정되는 하우징을 포함하는 구성으로 이루어지되,
상기 반응셀의 애노드는 상기 연료이송모듈의 공급기구가 위치하게 되는 일단부가 상기 연료이송모듈의 배출기구가 위치하게 되는 타단부보다 높아지도록 수평면에 대해 경사질 수 있도록 하여 상기 연료이송모듈의 공급기구를 통해 상기 애노드의 일단부로 공급되는 탄소함유물이 중력에 의해 상기 애노드의 표면을 따라 이동하여 분산되면서 상기 애노드의 표면 전체에 걸쳐 균일하게 분포되도록 하는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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제 1항에 있어서,
상기 하우징과 결합되어 상기 하우징이 수평면으로부터 경사진 각도를 조절하게 되는 각도조절모듈이 더 구비되어 상기 하우징에 고정된 상기 반응셀 모듈의 애노드가 상기 각도조절모듈의 작동에 의해 수평면으로부터 정해진 각도로 경사질 수 있도록 하되,
상기 각도조절모듈은 상기 반응셀의 애노드가 수평면으로부터 경사진 각도를 조절하여 상기 연료이송모듈의 공급기구로부터 공급되는 탄소함유물이 중력에 의해 상기 애노드의 표면을 따라 이동하며 분산되는 속도를 조절하면서 탄소함유물의 반응시간을 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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제 2항에 있어서,
상기 각도조절모듈은 유공압실린더, 전기모터 중에서 선택되는 액추에이터와;
양단부가 상기 액추에이터와 상기 하우징에 고정되는 연결구를 포함하는 구성으로 이루어져 상기 액추에이터의 구동에 따라 상기 연결구가 상기 하우징이 정해진 각도만큼 회전하도록 유도하여 상기 하우징이 수평면으로부터 경사진 각도가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 반응셀 모듈과 접촉하게 되는 반응셀가열모듈이 더 구비되되,
상기 반응셀가열모듈은 상기 반응셀 모듈의 정해진 부위와 접촉하게 되고 세라믹재질로 이루어져 열의 외부방출을 억제하게 되는 몸체프레임과, 상기 몸체프레임의 내벽에 설치되어 발열하게 되는 열선으로 이루어져 상기 열선에 의해 상기 반응셀 모듈의 애노드와 캐소드가 직접 가열되면서 상기 반응셀 모듈이 가열되는 시간이 감소되도록 하는 한편 탄소성분의 산화반응효율이 증대되도록 하는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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제 1항에 있어서,
상기 반응셀 모듈은 다수개의 반응셀이 직렬로 적층되어 스택(stack)을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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제 1항에 있어서,
상기 연료이송모듈은 외부로부터 공급되는 탄소함유물의 이동하는 통로가 형성된 공급관체와 상기 공급관체의 끝단부에 형성되어 탄소함유물이 상기 반응셀의 애노드 표면으로 확산되도록 하는 디퓨저형 출구단으로 이루어진 공급기구와;
상기 탄소함유물반응물질이 외부로 배출되도록 하는 통로가 형성된 배출관체와 상기 배출관체의 끝단부에 형성되어 상기 반응셀의 애노드 표면으로부터 상기 탄소함유물반응물질을 집적하여 포집하게 되는 디퓨저형 입구단으로 이루어진 배출기구를 포함하는 구성으로 이루어지고,
상기 기체이송모듈은 상기 반응셀의 캐소드와 연통되는 유입관이 형성되어 외부로부터 산소를 포함하는 기체를 상기 반응셀의 캐소드 표면으로 공급하게 되는 유입기구와;
상기 반응셀의 캐소드 중앙부와 연통되는 유출관이 형성되어 상기 반응셀의 캐소드 표면으로부터 환원반응 후의 산소를 포함하는 기체를 외부로 배출하게 되는 유출기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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제 6항에 있어서,
상기 반응셀 모듈을 가압하게 되는 압력조절모듈이 더 구비되어 상기 반응셀의 애노드와 캐소드에 정해진 압력이 걸리도록 하여 탄소입자와 산소의 반응효율이 증대되도록 하되,
상기 압력조절모듈은 상기 연료이송모듈의 공급기구를 이루는 공급관체, 배출기구를 이루는 배출관체, 상기 기체이송모듈의 유입기구에 형성된 유입관, 상기 유출기구에 형성된 유출관 상에 각각 설치되는 압력조절용 레귤레이터와;
상기 연료이송모듈의 공급기구를 이루는 공급관체와 연결되어 상기 공급관체의 통로 상으로 비활성기체를 유입시키게 되는 가압용 기체공급기를 포함하는 구성으로 이루어져,
상기 가압용 기체공급기와 상기 연료이송모듈의 공급관체 및 배출관체에 설치된 압력조절용 레귤레이터에 의해 상기 반응셀의 애노드에 걸리는 압력의 크기가 조절되도록 하고, 상기 기체이송모듈의 유입기구와 유출기구에 설치된 압력조절용 레귤레이터에 의해 상기 반응셀의 캐소드에 걸리는 압력의 크기가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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제7항에 있어서,
상기 반응셀의 캐소드 표면과 접촉하며 상기 반응셀의 하부를 지지하게 되는 지지판이 더 구비되되,
상기 지지판은 벌집형상으로 통공이 형성되어 상기 기체이송모듈의 유입기구를 통해 유입되는 산소를 포함하는 기체가 상기 통공을 통과하여 상기 반응셀의 캐소드로 공급될 수 있도록 하고, 상기 지지판은 상기 하우징에 고정되게 설치되어 상기 반응셀의 애노드에 걸리는 압력에 의해 상기 반응셀이 변형되는 것이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 각도가변형 석탄연료전지 유닛
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