| 학회 | 한국화학공학회 |
| 학술대회 | 1999년 봄 (04/23 ~ 04/24, 성균관대학교) |
| 권호 | 5권 1호, p.1305 |
| 발표분야 | 에너지/환경 |
| 제목 | 메탄올의 부분 산화 개질반응에 의한 연료전지용 수소의 제조 |
| 초록 | 5kW급 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)용 수소 제조를 목표로 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 외부 기화기를 사용하지 않은 1단계 개질기, 기화기를 사용한 1단계 개질기, 기화기를 사용한 2단계 개질기등 3가지 다른 개질반응기가 연구되었다. 자열개질반응에 요구되는 산소의 양은 반응기의 종류에 따라 다르게 나타났다. 기화기를 사용하지 않은 경우 반응혼합물의 메탄올을 완전히 전화시키기 위해 메탄올 1몰당 0.3몰의 산소가 요구되었다. 기화기를 사용한 나머지 두 가지 형태의 반응기에서는 요구되는 열량의 감소로 인해 메탄올 1몰당 산소의 몰이 0.17로 줄었다. 산소의 공급원인 공기중의 질소로 인해 생성혼합물의 농도는 낮아지며, 기화기를 사용하지 않은 경우 수소분율이 47%정도였고, 기화기를 사용한 경우 55%였다. 발열 부분 산화 반응이 반응기 입구에서 지배적으로 일어나므로 반응기의 축방향을 따라 hotspot이 관찰되었다. Hotspot의 온도는 기화기를 사용하지 않은 1단계 반응기와 기화기를 사용한 1, 2 단계 반응기에 대해 각각 650℃, 450℃, 350℃로 나타났다. 사용된 ICI 53-1 촉매는 연속운전에 대해 사용 가능한 최고 온도가 400℃이므로 기화기를 사용한 2단계 반응기가 촉매의 수명면에서 가장 최적의 반응기였다. 개질반응의 출구 혼합물 중 CO의 양은 일어나는 반응의 열역학적 평형에 의해 1%이상이었다. CO가 많으면 연료전지 전극의 촉매독으로 작용하기 때문에 40ppm이하로 낮추어야 한다. CO의 선택적 산화반응(preferential oxidation, PROX)이 이러한 목적으로 행하여졌다. 5w% pt/zeolite 4A가 촉매로 사용되었으며, 수소의 존재하에 CO을 CO2로 선택적으로 산화시키는 반응이 진행되었다. |
| 저자 | 김진용, 지병문, 임미숙, 김동현 |
| 소속 | 경북대 |
| 키워드 | fuel cell; partial oxidation; methanol |
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| 원문파일 | 초록 보기 |
