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신에너지 신에너지 첨단 첨단 소재 소재 혁신 혁신 융합 융합 기술 기술 - - 12 12 수소에너지 수소에너지 이용 이용 기술 기술 (2) (2)

연료전지 기본개념 및 응용분야 (합금, LH2, CNT, 고압가스) ... 때문에반응기의재료선택에제한이있음 ... [ Steam Reforming method ] Pressurized water

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신에너지신에너지 첨단첨단 소재소재 및및 혁신혁신 융합융합 기술기술 -- 제제 12 12 강강

수소에너지수소에너지 이용이용 기술기술(2)(2)

Page 2: 연료전지 기본개념 및 응용분야 (합금, LH2, CNT, 고압가스) ... 때문에반응기의재료선택에제한이있음 ... [ Steam Reforming method ] Pressurized water

목목 차차

# # 수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

# # 수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

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# # 연료전지의연료전지의 개념개념

: : 수소와수소와 산소가산소가 가지고가지고 있는있는 화학화학 에너지를에너지를 전기화학전기화학

반응에반응에 의하여의하여 직접직접 전기전기 에너지로에너지로 변환시키는변환시키는 고효율고효율

의의 무공해무공해 발전장치발전장치

미래의미래의 환경친화적환경친화적 신에너지신에너지

수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

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[ [ 연료전지의연료전지의 원리원리 ]]

Hydrogen (from the fuel)

Oxygen

(from the air)

Excess Hydrogen(far reuse)

Water

H2 O2

H2OH2

Anode Cathode

수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

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구 분인산형

(PAFC)

용융탄산염형

(MCFC)

알칼리형

(AFC)

고분자전해질형

(PEMFC)

고체산화물형

(SOFC)

전해질 H3PO4 Li2CO3 / K2CO4 KOH 프로톤교환막 ZrO2 + 8Y2O3

전 극 Graphite + Pt NiO / Ni(Cr) Pt or Ni Graphite + PtLSM(YSZ)

/ Ni(YSZ)

작동온도 약 200℃ 약 650℃ 상온 ~ 100℃ 상온 ~ 80℃ 800 ~ 1000℃

전도종 H+ CO3-2 OH- H+ O-2

사용연료 H2 H2, CO H2 H2

H2, CO, CH4,

Hydrocarbon

발전효율 40 ~ 50% 45 ~ 55% 45 ~ 55% 40 ~ 50% 45 ~ 55%

활용분야 분산형 전원 대형발전 시스템 우주선 전원이동형 전원,

자동차

중형발전시스템,

자동차

기술수준 상용화 단계 개발단계 사용 중 개발 및 실증단계 개발단계

[ [ 연료전지의연료전지의 종류종류 ]]

수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

# # 수소수소 경제경제 사회사회

-- 에너지에너지 경제경제 구도가구도가 화석화석 에너지로부터에너지로부터 수소수소 중심중심

사회로사회로 전환전환

-- 자동차자동차 연료로연료로 수소를수소를 사용하며사용하며, , 수소와수소와 연료전지를연료전지를

이용하여이용하여 가정과가정과 대형건물대형건물 및및 산업현장에산업현장에 필요한필요한

전기를전기를 공급공급

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

# # 에너지에너지 패러다임의패러다임의 대변환대변환 예상예상

지구환경지구환경 오염문제와오염문제와 화석연료화석연료 고갈고갈 및및 지역적인지역적인 편중편중

문제의문제의 근본적근본적 해결을해결을 위한위한 유일한유일한 대안대안 수소에너지수소에너지

ᄋᄋ 수소수소 : : 전기와전기와 같이같이 다른다른 에너지원으로부터에너지원으로부터 얻어지는얻어지는

22차차 에너지원이지만에너지원이지만 지구상에지구상에 존재하는존재하는 풍부한풍부한

물로부터물로부터 제조될제조될 수수 있어있어 자원의자원의 제약이제약이 없고없고, ,

또한또한 연료전지연료전지 기술에기술에 의하여의하여 전기를전기를 생산할생산할 때때

생성물이생성물이 물물 밖에밖에 없는없는 청정연료청정연료

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

# # 수소수소 경제경제 구현구현 전제조건전제조건

-- 수소수소 생산생산 ·· 수소수소 저장저장 ·· 수소수소 운반운반, , 연료전지연료전지 발전발전

기술의기술의 산업화산업화

-- 대체대체 에너지원과에너지원과 연계된연계된 물로부터물로부터 수소생산기술이수소생산기술이

일부일부 실용화실용화

향후 30~40년에 예상되는 수소경제 비전이 달성될 때 수소이용

기술인 연료전지 기술은 사회전반에 보편화 되어 전체에너지 사

용량에 수소기여율은 빠른 속도의 증가 추세에 있을 것임. 그러나

화석연료 사용량의 감소추세는 대체에너지 기술의 보급 정도에

달려 있음.

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현재 과도기 장기

화석연료

석유/잔사유

대체 에너지

생물학적분해

유기성폐기물

수증기개질

열 분 해

가 스 화

전기분해

열화학분해

고온전기분해

수소발전소제철소

화학적 수소저장(co2 활용)

co2

물리적 수소저장(합금, LH2, CNT, 고압가스)

연료전지 휴 대 용

수 송 용

가정 /상업용

발 전 용

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

# # 비비 전전

: : 수소경제수소경제 구현구현 초기초기 단계를단계를 20402040년경으로년경으로 설정하고설정하고

이를이를 달성하기달성하기 위해위해 다음과다음과 같이같이 44단계로단계로 나누어나누어

시나리오를시나리오를 작성작성

ᄋᄋ 제제 11단계단계 (2004~2012)(2004~2012) : : 연구개발연구개발 및및 보급초기보급초기

-- 충분한충분한 연구개발연구개발 투자를투자를 통하여통하여 기술의기술의 보급보급 및및

실용화실용화

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

ᄋᄋ 제제 22단계단계 (2013~2020)(2013~2020) : : 연료전지연료전지 시장시장 형성기형성기

-- 초기초기 시장시장 형성기는형성기는 화석에너지에서화석에너지에서 필요한필요한

수소를수소를 연료전지에연료전지에 공급공급

-- 연료전지연료전지 기술의기술의 경제성경제성 확보를확보를 위해서는위해서는 정부정부

주도의주도의 과감한과감한 보급정책이보급정책이 수반되어야수반되어야 함함

ᄋᄋ 제제 33단계단계 (2021~2030)(2021~2030) : : 연료전지연료전지 시장시장 확대기확대기

-- 발전발전, , 수송수송, , 상업분야에서상업분야에서 연료전지연료전지 기술이기술이

보편보편 ·· 확대확대

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

ᄋᄋ 제제 44단계단계 (2031~2040)(2031~2040) : : 수소경제수소경제 진입기진입기

-- 대체에너지원으로부터의대체에너지원으로부터의 수소생산수소생산 기술이기술이 경제성경제성

확보확보

ᄋᄋ [2040 ~ ][2040 ~ ] : : 수소경제수소경제 (Hydrogen Economy)(Hydrogen Economy) 구현구현

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수소경제와수소경제와 연료전지연료전지

정부정책 지원하의 실증/보급시기

- 수소스테이션 50기

- 발전용 연료전지 300기

- 건물용(상업용) 연료전지 2,000기

- 가정용 연료전지 10,000기

- 승용차 3,200기, 버스 200기

수소 연료전지 분야 기술개발 완성단계

- 총 에너지 중 수소 기여율 : 2.4%

- 연료전지 발전 기여율 : 3%

- 연료전지 자동차 기여율 : 5%

수소 연료전지 시장 확대단계

- 총 에너지 중 수소 기여율 : 8%

- 연료전지 발전 기여율 : 10%

- 연료전지 자동차 기여율 : 15%

진정한 의미의 수소경제 시작

- 총 에너지 중 수소 기여율 : 15%

- 연료전지 발전 기여율 : 15%

- 연료전지 자동차 기여율 : 50%

수소경제수소경제 ( Hydrogen Economy )( Hydrogen Economy ) 구현구현 : 2040 ~: 2040 ~

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수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

# # 수소수소 StationStation

ᄋᄋ 연료연료 전지와전지와 수소를수소를 사용하는사용하는 연료연료 전지전지 자동차의자동차의

상용화를상용화를 위한위한 핵심핵심 기반기반 기술기술

ᄋᄋ 공급공급 방식방식

-- offoff--sitesite : : 수소를수소를 공장에서공장에서 제조제조 운반하여운반하여 공급공급

-- onon--sitesite : : 현지에서현지에서 직접직접 수소를수소를 제조제조 후후 공급공급

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ᄋᄋ OnOn--sitesite 방식을방식을 이용한이용한 수소수소 스테이션의스테이션의 구조에는구조에는

탈황탈황, , 개질개질, , 정제정제 ((WGSWGS), ), 분리분리 ((PSAPSA), ), 압축압축, , 저장저장, ,

충전충전 공정을공정을 포함포함..

ᄋᄋ 수소수소 스테이션의스테이션의 연료로는연료로는 기체기체 연료인연료인 LNG, LPG, LNG, LPG,

Butane, PropaneButane, Propane과과 액체액체 연료로서연료로서 메탄올메탄올, , 나프타나프타, ,

가솔린가솔린, , 디젤디젤, , KerogenKerogen 등이등이 사용될사용될 수수 있음있음

수소수소 Station Station 및및 TransportationTransportation

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[ [ 수소수소 스테이션스테이션 ]]

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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[ [ 수소수소 스테이션의스테이션의 구조구조 ]]

ComputerComputerControlControl

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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[ [ 수소수소 스테이션스테이션 원리원리 ]]

Fuel SulfurRemoval

LPG, LNGGasolineNaphta

Reformer WGS Reactor

PSACompressorStoragerDispenser

Exhaust

Air/H2O

수소수소 Station Station 및및 TransportationTransportation

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1) 1) 탈황탈황 공정공정 (Sulfur Removal)(Sulfur Removal)

-- 수소를수소를 이용하는이용하는 내연기관내연기관 및및 연료전지에연료전지에 적합한적합한

고고 순도순도 수소를수소를 정제하는정제하는 공정공정

-- 액상액상 또는또는 기상기상 연료의연료의 개질을개질을 이용한이용한 수소수소 스테이션의스테이션의

경우경우, , 연료에연료에 포함된포함된 황황 화합물이화합물이 개질개질 촉매나촉매나 수성수성

가스가스 전환전환 촉매의촉매의 활성을활성을 저하시키고저하시키고 연료전지의연료전지의

전극전극 특성을특성을 저하시키기저하시키기 때문에때문에 최적의최적의 탈황탈황 공정에공정에

대한대한 연구가연구가 필수적임필수적임

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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-- 탄화수소탄화수소 연료의연료의 개질개질 반응에반응에 사용될사용될 수수 있는있는

탈황기술은탈황기술은 크게크게 수첨수첨 탈황과탈황과 흡착법으로흡착법으로 나눔나눔

-- 수첨탈황수첨탈황 기술은기술은 석유석유 정제정제 공정에서공정에서 가솔린이나가솔린이나

디젤디젤 등의등의 탈황공정에탈황공정에 이용되는이용되는 기술기술

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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[ [ 반건식반건식 탈황탈황 설비설비, , Gas Suspension Absorber ; GSAGas Suspension Absorber ; GSA ]]

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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[ [ FGD SystemFGD System , , 최신최신 탈황탈황 설비설비 ]]

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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ᄋᄋ 수첨수첨 탈황탈황 ((HydrodesulfurizationHydrodesulfurization, HDS), HDS)

-- 소량의소량의 수소를수소를 연료에연료에 혼합한혼합한 후후 350 ~ 400350 ~ 400℃℃의의

온도에서온도에서 탈황촉매탈황촉매 (Co(Co--Mo/rMo/r--AlAl22OO33))를를 이용하여이용하여

유기유기 황황 화합물을화합물을 HH22SS로로 전환전환, , 생성된생성된 HH22SS를를

ZnOZnO가가 충진충진 된된 흡착탑에서흡착탑에서 제거하는제거하는 기술기술

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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-- 단점단점

·· 청정연료청정연료 기준치기준치 15 15 ppmppm 미만의미만의 연료전지연료전지

자동차용자동차용 고고 순도의순도의 수소를수소를 제조하는데제조하는데 한계한계

·· 수첨수첨 탈황탈황 반응은반응은 반응온도가반응온도가 고온이기고온이기 때문에때문에

시동기간이시동기간이 길고길고 개질기를개질기를 통해통해 제조된제조된 수소의수소의

일부를일부를 HDSHDS 장치로장치로 환류환류 시켜야시켜야 하는하는 문제점문제점

=> => 수소수소 스테이션에는스테이션에는 적합하지적합하지 않은않은 기술기술

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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ᄋᄋ 선택적선택적 흡착흡착 탈황탈황

(selective adsorption for removing sulfur, SARS)(selective adsorption for removing sulfur, SARS)

-- 개질기에개질기에 공급되는공급되는 연료에연료에 포함된포함된 유기유기 황화물을황화물을

활성탄활성탄 (AC), BEA (AC), BEA zeolitezeolite, Fe/AC, Fe/BEA, Fe/AC, Fe/BEA 등등

고체고체 흡착제를흡착제를 이용하여이용하여 정제하는정제하는 기술기술

-- 장점장점 : : 탈황탈황 공정시공정시 직접직접 수소를수소를 사용하지사용하지 않고않고, ,

고온이고온이 아닌아닌 상온에서상온에서 가능한가능한 공정이므로공정이므로

연료전지용연료전지용 개질기개질기 및및 수소수소 스테이션에스테이션에

적합한적합한 기술기술

=> => 고성능고성능 흡착제의흡착제의 개발이개발이 필수적으로필수적으로 요구됨요구됨

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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-- 흡착제의흡착제의 종류종류

∙∙ 친수성친수성 흡착제흡착제 : : silica gel,silica gel, 활성활성 alumina, alumina, zeolitezeolite

∙∙ 소수성소수성 흡착제흡착제 : : 활성탄활성탄 (AC)(AC)

=> => 유기용제유기용제 증기나증기나 물물 속의속의 유기물유기물, , 배기배기 가스의가스의

아황산가스아황산가스 등의등의 흡착에흡착에 사용사용

∙∙ 유분의유분의 탈색탈색 정제에는정제에는 천연물로천연물로 만든만든 활성백토활성백토

((活性白土活性白土) ) 등이등이 쓰임쓰임

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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[ [ 흡착제의흡착제의 적용범위적용범위 ]]

Gas bulkGas bulk 흡착제흡착제

Toxic gasToxic gasSolventSolventOrganicsOrganicsOdorsOdorsSulfaceSulface compound compound NOxNOx, N, N22

SOSO22

가스가스, , 공기공기 및및 액체액체 건조건조

HH22O, natural gas, synthesis gasO, natural gas, synthesis gas가성소다가성소다 용액용액 중중 불순물불순물 제거제거

첨착활성탄첨착활성탄

일반활성탄일반활성탄, , 첨착활성탄첨착활성탄

일반활성탄일반활성탄, , 첨착활성탄첨착활성탄

첨착활성탄첨착활성탄

ZeoliteZeolite, , 첨착활성탄첨착활성탄

ZeoliteZeolite, , 첨착활성탄첨착활성탄

ZeoliteZeolite, , 첨착활성탄첨착활성탄

Alumina, Silica gelAlumina, Silica gelAlumina, Silica gelAlumina, Silica gelSilica gelSilica gel

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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2) 2) 연료연료 개질개질 공정공정 ((ReformerReformer))

-- ReformingReforming : : 액체나액체나 기체의기체의 탄화수소탄화수소 화합물로부터화합물로부터

수소수소 가스를가스를 발생시키는발생시키는 공정공정

-- 현재현재 공업적으로공업적으로 이용되는이용되는 수소는수소는 대부분대부분 천연천연 가스나가스나

석탄가스화석탄가스화, , 전기전기 분해법에분해법에 의해의해 만들어짐만들어짐

-- 신신 재생에너지를재생에너지를 이용한이용한 수소수소 경제경제 사회사회 가가 도래하기도래하기

이전의이전의 상황에서상황에서 향후향후 수수 십년십년 동안의동안의 수소수소 수요수요

공급을공급을 위해위해 기존기존 화석화석 연료의연료의 개질이개질이 필요한필요한 상태상태

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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-- 탄화수소탄화수소 개질개질 방법방법

·· 수증기수증기 개질개질 ((Steam ReformingSteam Reforming))

·· 부분부분 산화산화 개질개질 ((Partial Oxidation ReformingPartial Oxidation Reforming))

·· 자열자열 개질개질 ((AutothermalAutothermal ReformingReforming))

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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ᄋᄋ 수증기수증기 개질개질 ((Steam Reforming, SRSteam Reforming, SR))

-- 가장가장 보편적인보편적인 개질개질 방법으로방법으로 다른다른 공정에공정에 비해비해

수소의수소의 생산량이생산량이 높다는높다는 장점장점

-- 상용화된상용화된 개질개질 촉매로촉매로 Ni/ Ni/ AlAl22OO33 , Pt/ , Pt/ AlAl22OO33

-- 탄화수소의탄화수소의 전환율을전환율을 높이고높이고 촉매의촉매의 성능을성능을 저하저하

시키는시키는 탄소의탄소의 침적을침적을 방지하기방지하기 위하여위하여 온도온도, , 압력압력, ,

수증기수증기//탄화수소탄화수소 공급비공급비 등의등의 운전조건을운전조건을 적절하게적절하게

유지하도록유지하도록 장치를장치를 설계하는설계하는 것이것이 중요중요

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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-- 고온고온 (300 ~ 1200(300 ~ 1200℃℃))에서에서 수증기를수증기를 유기성분과유기성분과

반응시켜반응시켜 COCO, , COCO22, , 및및 HH22로로 주로주로 구성되는구성되는 합성가스합성가스

((synthesis gassynthesis gas))를를 발생시킴발생시킴

-- 탄화수소의탄화수소의 부분부분 산화반응은산화반응은 심한심한 발열반응이기발열반응이기

때문에때문에 반응기의반응기의 재료재료 선택에선택에 제한이제한이 있음있음

CHCH44 + H+ H22O O ↔↔ CO + 3HCO + 3H22 ,, △△HH00298298 = 206 (= 206 (kJ/molkJ/mol))

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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[ Steam Reforming method ][ Steam Reforming method ]

Pressurizedwater cooler

(20MW)

Secondaryhelium

Preheater

HTTR(30MW)

Steam reforming systemHigh-temp

Isolation valve

Heat exchanger

Superheater

CH4+H2O

Product gas(H2, CO)

IHK(10MW)

905℃

950℃

395℃880℃

ProductHydrogen(H2)

Natural gas(CH4)

Water (H2O)

Feed Materials

Steamreformer Steam

generator

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<LPG 개질 반응식>

C3H8 + 3H2O + Heat = 7H2 + 3CO 3CO + 3H2O = 3H2 + 3CO2 + Heat

C3H8 + 6H2O + Heat = 10H2 + 3CO2

<LNG 개질 반응식>

CH4 + H2O + Heat = 3H2 + CO CO + H2O = H2 + CO2 + Heat

CH4 + 2H2O + Heat = 4H2 + CO2

<메탄올 개질 반응식>

CH3OH + Heat = 2H2 + CO CO + H2O = H2 + CO2 + Heat

CH3OH + H2O + Heat = 3H2 + CO2

[ [ Natural gasNatural gas의의 개질개질 반응식반응식 ]]

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ᄋᄋ 부분부분 산화산화 개질개질 (Partial Oxidation Reforming, POX)(Partial Oxidation Reforming, POX)

-- 연료의연료의 불완전한불완전한 산화를산화를 통한통한 개질법개질법

-- 장점장점 : : 반응기의반응기의 소형화소형화 용이용이, , 높은높은 효율효율, ,

공정이공정이 단순함단순함

-- 단점단점 : : 매우매우 큰큰 발열발열 반응반응 때문에때문에 반응기의반응기의 재료재료

선택에선택에 제한제한, , 반응반응 시스템시스템 내부에내부에 탄소탄소 침적이침적이

쉽게쉽게 발생하여발생하여 운전이운전이 어려움어려움

CCnnHHmm + n/2 H+ n/2 H22O O →→ nCOnCO + m/2 H+ m/2 H22 , , ∆∆HH≤≤00 ((발열발열))

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ᄋᄋ 자열자열 개질개질 ((AutothermalAutothermal Reforming, ATR)Reforming, ATR)

-- 수증기수증기 개질법과개질법과 부분부분 산화산화 개질법을개질법을 결합한결합한 형태형태

즉즉, , 물을물을 투입하면서투입하면서 부분부분 산화산화 시키는시키는 방식방식

CCnnHHmm + n/2 H+ n/2 H22O + n/4 O + n/4 →→ n CO + (n+m)/2 Hn CO + (n+m)/2 H22 , , ∆∆HH≤≤00

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ᄋᄋ 수성가스수성가스 전환전환 공정공정 ((WaterWater--Gas Shift, WGSGas Shift, WGS))

-- 개질개질 반응반응 공정에서공정에서 생성된생성된 수소수소 가스가스 중의중의 COCO를를

수증기와수증기와 반응시켜반응시켜 COCO22 와와 수소로수소로 전환하는전환하는 반응반응

-- COCO + H+ H22OO ↔↔ COCO22 ++ HH22 ,, △△HH00298 298 == --41.1 (kJ/mol)41.1 (kJ/mol)

-- 개질개질 가스가스 중의중의 수소수소 순도를순도를 높이고높이고 COCO의의 농도를농도를 낮춤낮춤

-- 수소와수소와 암모니아를암모니아를 제조하거나제조하거나 합성합성 가스를가스를 이용한이용한

bulkbulk 화합물화합물 제조에제조에 중요한중요한 반응반응

-- WGS WGS 촉매촉매 개발은개발은 연료연료 개질기개질기 및및 수소수소 스테이션스테이션

상용화를상용화를 위한위한 핵심핵심 기술임기술임

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[ [ Schematic illustration of membrane reactor Schematic illustration of membrane reactor for water gas shift reactionfor water gas shift reaction ]]

7. Catalyst8. Water trap9. 3-way valve10. Pd/ceramic

membrane11. GC. Computer

Heating band

CO

N2

N2

1 2

1 2

1 2

P

P

23

4

5TC

1. MFC2. Check valve3. Preheater4. Water pump5. Water reservoir6. Electrical furnace

7

6 10

drain

2

8 vent 11

vent9

9

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ᄋᄋ PSA PSA 공정공정 (Pressure Swing Adsorption)(Pressure Swing Adsorption)

-- 수성수성 가스가스 전환을전환을 거친거친 수소수소 풍부풍부 가스로부터가스로부터

고고 순도의순도의 수소수소 분리를분리를 위한위한 기술기술

-- 저온저온 증류법증류법, , 막막 분리법분리법, , 흡착법흡착법 등등

-- 상대적으로상대적으로 운전운전 비용이비용이 저렴하고저렴하고 조작이조작이 간편하여간편하여

공정의공정의 자동화가자동화가 용이하고용이하고, , 재생재생 가능가능

-- 혼합물의혼합물의 상전이가상전이가 없는없는 에너지에너지 절약절약 공정공정, , 분리와분리와

회수가회수가 동시에동시에 가능하며가능하며 공정공정 규모가규모가 소규모에서소규모에서

대규모대규모 까지까지 다양함다양함

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[ [ PSAPSA 공정공정 ]]Vacuum pump

Feed

Feedtank

Tank

MFC

MFM PT

RTD

RTD

RTD

PT

PT PTBPR

CT OxygenDetector

Sampling Line

Prod.

VentWet

gasmeter

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ᄋᄋ 후처리후처리 공정공정 ((PostPost--TreatmentTreatment))-- 압축기압축기 ((CompressorCompressor), ), 저장탱크저장탱크 ((StoragerStorager), ),

충전기충전기 ((DispenserDispenser) ) 공정을공정을 포함포함

-- 일정한일정한 저장저장 용기에용기에 기체기체 상태의상태의 수소를수소를 350 350 기압기압

이상으로이상으로 압축하여압축하여 체적당체적당 밀도밀도 증가시켜증가시켜 수소를수소를

저장하는저장하는 기술기술

-- 저장용기저장용기 소재소재 : : 고강도고강도 Ti/Ti/MnMn 계계 철강철강 합금합금, ,

탄소탄소//에폭시에폭시 섬유섬유 등등

-- 연료전지연료전지 자동차용자동차용 저가의저가의 고압고압 수소기체수소기체

저장저장 시스템시스템 개발이개발이 필요함필요함

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# # 수소수소 TransportationTransportation

1) 1) 수소수소 저장저장 합금에합금에 의한의한 수송수송

-- 수소와수소와 반응한반응한 금속금속 수소화물수소화물 ((reversible metalreversible metal

hydridehydride) ) 형태로형태로 저장됨저장됨

-- 수소수소 저장저장 합금은합금은 가역적으로가역적으로 수소를수소를 저장저장 ·· 방출하는방출하는

능력이능력이 있고있고, , 반응반응 속도가속도가 빠르며빠르며 저장저장 시에는시에는 발열발열, ,

방출방출 시에는시에는 흡열을흡열을 수반함수반함

-- 현재현재 가장가장 효율적인효율적인 수소수소 운송운송 방법방법

-- 종류종류 : : TiTi 계계, , MgMg 계계, , ZrZr 계계, , 희토류희토류 계계 수소합금수소합금

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[ [ 복합복합 금속금속 수소화물의수소화물의 수소화수소화 반응기구반응기구 ]]

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ᄋᄋ 수소저장합금의수소저장합금의 수소저장수소저장 재료로서재료로서 조건조건

-- 활성화가활성화가 용이할용이할 것것

-- 수소의수소의 저장저장 능력이능력이 클클 것것

-- 수소의수소의 흡수흡수 및및 방출방출 속도가속도가 클클 것것

-- 사용온도에사용온도에 적합한적합한 생성열생성열((반응열반응열))을을 가지고가지고 있을있을 것것

-- 수소의수소의 흡수와흡수와 방출방출 과정에서과정에서 평탄압력을평탄압력을 나타내는나타내는

PlateauPlateau 영역이영역이 크고크고, , 그그 경사도가경사도가 작을작을 것것

수소수소 StationStation 및및 TransportationTransportation

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-- 수소의수소의 반복적인반복적인 흡수와흡수와 저장에저장에 따라따라 열화가열화가 되지되지

않을않을 것것

-- 불순가스에불순가스에 대한대한 내피독성이내피독성이 클클 것것

-- 합금의합금의 가격은가격은 저렴하고저렴하고 가벼울가벼울 것것

-- 합금의합금의 미분화가미분화가 작고작고, , 내구성이내구성이 우수할우수할 것것

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