화학공학소재연구정보센터
학회 한국화학공학회
학술대회 2021년 봄 (04/21 ~ 04/23, 부산 BEXCO)
권호 27권 1호, p.254
발표분야 공정시스템
제목 물질전달을 높인 대규모 이산화탄소 전기화학적환원 반응기 설계 방법론
초록 연속 흐름 막 반응기를 이용한 CO2의 전기 화학적 환원은 산업에 적용 할 수 있는 기술이다. 막 반응기는 CO2의 물질전달을 향상시켜 높은 생산성과 선택성을 달성 할 수 있기 때문이다. 산업 규모의 반응기에서, 물질전달을 촉진하는 외재적 특성에 해당하는 균일한 유동 분포와 높은 생산 속도는 계면과 유로가 적절하게 설계 되어야만 달성 될 수 있다. 본 연구는 pH, 계면, 유로를 변화시켜 대규모 전기화학 CO2 환원 반응기에서의 CO 생산 속도를 실험적으로 계측했다. 그 결과, 유료의 최적화만으로도 CO의 생산율을 27.8% 향상시킬 수 있었다. 이는 가스 확산 전극을 통한 개선된 대류가 반응 성능을 향상시키는 것으로, 유로가 물질전달에 미치는 영향을 정량화하기 위해 전산유체역학 모델을 ​​개발했다. 본 모델에서 최적화된 유로의 Peclet 수가 28% 증가하였으며, 이 수치는 CO의 부분전류 증가와 일치한다. 따라서, 대류 물질전달이 CO 생산 속도를 향상시키는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 연구는 가스 확산 전극을 통한 대류 물질전달이 향상되는 대규모 전기 화학 CO2 환원 반응기의 유로에 대한 설계 지침을 제안한다.
저자 정병찬1, 박성호1, 임영섭1, 나종걸2, 이철진3, 임철완4, 이웅희4, 오형석4, 이웅4
소속 1서울대, 2이화여대, 3중앙, 4KIST
키워드 공정모사 및 설계
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