It is believed that fuel cells will be one of the main energy conversion systems of the future. Fuel cells have higher energy conversion efficiencies and lower amounts of emission gases than internal combustion engines. Solid oxide fuel cell (SOFC) is one of fuel cells, which has fuel flexibility and higher energy conversion efficiency than other types of fuel cells due to its high operating temperature (700~1000 ℃).
Hydrogen is used as a fuel for fuel cells. It has a very high electrochemical efficiency and emits only water as a by-product. However, under the lack of hydrogen infrastructure, fuel reforming technology is a practical choice as a bridging technology. This thesis discusses about heavy hydrocarbon fuel reforming by autothermal reforming reaction (ATR).
Fundamental studies of ATR reaction characteristics and fuel composition effects on reforming performance were carried out to identify technical issues in diesel reforming. According to these basic researches, the degree of fuel mixing with other reactants seriously affects reforming efficiency. This thesis explains the relation of fuel mixing and reforming kinetics on the catalyst surface. Finally, an advanced-fuel delivery system (ultrasonic injector) is introduced for improving the reforming performance.
연료전지는 미래의 새로운 에너지변환기구로서 각광받고 있다. 그것은 에너지변환효율이 내연기관에 비해 상대적으로 높을 뿐만 아니라 배기가스 문제가 적은 친환경 기술이다. 본 논문에서는 고온에서 작동하여 연료에 대한 유연성이 좋고, 전력밀도가 높은 고체산화물 연료전지를 위한 연료공급시스템에 대한 연구를 수행하였다.
연료전지는 수소와 같이 전기화학 특성이 우수한 연료를 사용할 경우 효율이 매우 높다. 하지만, 현재 수소에 대한 사회간접자본이 형성되어 있지 않은 상황에서는 기존의 화석연료를 개질하여 수소를 생산하는 연료개질 기술이 매우 현실적으로 고려된다. 특히, 수소의 함유 밀도가 매우 높고, 사회 공급망이 확충되어 있는 디젤연료의 경우 그 효용가치가 매우 높다.
본 연구에서는 디젤연료를 이용한 자열개질 반응 특성 및 디젤이 함유하고 있는 다양한 형태의 탄화수소들에 대한 개질 특성을 살펴보았다. 그 결과, 디젤연료의 물리적 특성으로 인하여 개질 중 디젤과 다른 반응물(산소, 물)과의 혼합정도가 촉매표면에서의 개질효율과 매우 밀접한 관련이 있음을 알 수 있었으며, 본 논문을 통해 충분히 논의 될 것이다. 이와 함께 본 논문에서는 디젤개질 효율을 향상시키기 위한 개선된 연료공급시스템인 초음파 분무 시스템을 소개한다.
