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액상의 탄화수소 연료와 액상의 산화제를 통해 생산된 수소를 이용하는 연료전지 운전 방법에서,자열개질 반응 단계, 수성가스 전환반응을 통한 일산화탄소의 분율 저하와 수소의 분율 상승을 수행하는 수성가스 전환 반응 단계, 수소 분리막을 통해 수소와 잔여가스로 분리한 뒤 상기 수소를 이용하여 연료전지를 구동시키며,상기 수성가스 전환 반응 단계에서는 2개의 단을 통한 전환 반응을 실시하게 하여 일산화탄소의 분압을 저하시킴과 동시에 수소의 분압을 높여 상기 수소 분리막에서의 수소 투과율을 증대하고,상기 자열개질 반응 단계, 수성가스 전환 반응 단계, 및 수소 분리막을 통한 분리 단계 각각의 후단 상에서 열교환을 실시하여 적용되는 온도가 점점 낮아지는 내림 차순으로 설정함으로써 상기 자열개질 반응 단계 상에서의 입구온도를 높이게 하는 것을 특징으로 하는,연료전지 운전 방법
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제 1 항에 있어서,상기 액상의 산화제는 대체산화제로서 액상의 과산화수소인,연료전지 운전 방법
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액상의 탄화수소 연료를 공급하는 제1 펌프(112)와 액상의 산화제를 공급하는 제2 펌프(114);상기 제2 펌프(114)를 통해 상기 액상의 산화제를 공급받는 과산화수소 분해단(130);상기 제1 펌프(112)를 통해 공급받는 액상의 탄화수소 연료와 상기 과산화수소 분해단(130)을 통해 공급받는 액상의 과산화수소 산화제를 자열개질(ATR, Auto Thermal Reforming) 방식을 이용하여 수소가 포함된 개질가스를 생성하는 제1 반응기(120);상기 제1 반응기(120)에서 공급받는 개질가스에 대한 수성가스 전환반응을 통하여 일산화탄소의 분압 저하와 수소의 분압 상승을 수행하는 제2 반응기(140);상기 제2 반응기(140)를 통과한 기체를 공급받는 수소 분리막(150); 상기 제2 반응기(140)와 수소 분리막(150) 사이에 배치되는 기액 분리기(180); 및 상기 수소 분리막(150)을 통해 잔여가스가 분리된 상태의 수소를 공급받는 연료전지(200);를 포함하는,상기 제2 반응기(140)를 2개의 단으로 분리하여 구성하여, 일산화탄소의 분압을 기존의 한개의 단으로 구성한 것 대비하여 저하시킴과 동시에 수소의 분압을 높여 상기 수소 분리막(150)에서의 수소 투과율을 증대하고,상기 기액 분리기(180)를 통해 스팀을 제거하여 수소의 분압을 높인 후 혼합 가스를 상기 수소 분리막(150)에 공급함으로써 상기 수소 분리막(150)에서의 수소 투과율을 증대하고,상기 제1 반응기(120), 제2 반응기(140) 및 수소 분리막(150)의 후단 상에 각각 설치된 열교환기를 설치하여, 상기 제1 반응기(120), 제2 반응기(140) 및 수소 분리막(150)에 적용되는 온도가 점점 낮아지는 내림 차순으로 설정함으로써 상기 제1 반응기(120)의 입구온도를 높이게 하는,연료전지 시스템
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제 3 항에 있어서,상기 액상의 산화제는 대체산화제로서 액상의 과산화수소인,연료전지 시스템
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제 3 항에 있어서,상기 연료전지 시스템은,상기 제1 반응기(120)와 제2 반응기(140) 사이에 배치되는 탈황기(160);를 추가적으로 포함하는,연료전지 시스템
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제 4 항에 있어서,상기 제1 반응기(120)와 수소 분리막(150) 사이에 배치되는 상기 제2 반응기(140)는 복수의 단으로 분리 구성되는,연료전지 시스템
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제 6 항에 있어서,상기 연료전지 시스템은,상기 제2 반응기(140)와 수소 분리막(150) 사이에 배치되는 기액 분리기(180)를 추가적으로 포함하는,연료전지 시스템
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제 3 항에 있어서,상기 연료전지 시스템은,상기 제1 반응기(120)와 제2 반응기(140) 사이에 배치되는 열교환기(190);를 추가적으로 포함하는,연료전지 시스템
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제 3 항에 따른 연료전지 시스템을 이용한 연료전지 운전 방법에 있어서,액상의 탄화수소 연료와 액상의 산화제를 펌프(110)를 통해 각각 압력을 가해주는 단계;제1 반응기(120)를 이용하여 액상의 탄화수소 연료와 액상의 산화제를 공급하여 자열개질 방식을 통하여 개질가스를 생성하는 단계; 상기 제1 반응기(120)를 거친 개질가스를 제2 반응기(140)를 통과하게 하여 일산화탄소의 분압 저하 및 수소의 분압 상승을 기하는 수성가스 전환 반응 단계;상기 제2 반응기(140)를 통과한 기체를 수소 분리막(150)을 통과하게 하여 수소 및 잔여가스로 분리하는 단계; 및상기 수소 분리막(150)을 통해 잔여가스가 분리된 상태의 수소를 연료전지(200)로 공급하는 단계;를 포함하고상기 수성가스 전환 반응 단계에서, 상기 제2 반응기(140)를 2개의 단으로 분리하여 구성하여 2개의 단을 통한 전환 반응을 실시하게 함으로써 일산화탄소의 분압을 저하시킴과 동시에 수소의 분압을 높여 상기 수소 분리막에서의 수소 투과율을 증대하고,상기 자열개질 반응 단계, 수성가스 전환 반응 단계, 및 수소 분리막을 통한 분리 단계 각각의 후단 상에서 열교환을 실시하여 적용되는 온도가 점점 낮아지는 내림 차순으로 설정함으로써 상기 자열개질 반응 단계 상에서의 입구온도를 높이게 하는,연료전지 운전 방법
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제 9 항에 있어서,상기 액상의 산화제는 대체산화제로서 액상의 과산화수소이고,상기 과산화수소를 상기 제1 반응기(120)에 공급하는 단계에서,과산화수소 분해촉매가 포함된 분해단(130)을 거쳐 스팀과 산소로 분해시켜 상기 제1 반응기(120)로 공급하는,연료전지 운전 방법
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제 9 항에 있어서,상기 수소 분리막(150)은 팔라듐(Pd)을 기반으로 한 합금(Alloy) 물질로 구성되는, 연료전지 운전 방법
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