자열개질은 수증기 개질에 비해 동적 반응성이 우수하며 시동시간이 짧은 장점을 가지고 있으며, 부분산화에 비해 탄소침적의 위험이 적고 연료당 수소생산량이 많은 장점을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 메탄의 자열개질반응을 사용하여 수소를 생산하는 장치를 설계하고, 제작된 개질시스템의 최적운전 조건을 찾기 위한 실험을 하였다. 실험장치는 자열개질반응기(ATR)와 함께 2개의 ...
자열개질은 수증기 개질에 비해 동적 반응성이 우수하며 시동시간이 짧은 장점을 가지고 있으며, 부분산화에 비해 탄소침적의 위험이 적고 연료당 수소생산량이 많은 장점을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 메탄의 자열개질반응을 사용하여 수소를 생산하는 장치를 설계하고, 제작된 개질시스템의 최적운전 조건을 찾기 위한 실험을 하였다. 실험장치는 자열개질반응기(ATR)와 함께 2개의 수성가스 전환반응 반응기(HTS, LTS) , 잔류 CO의 제거를 위한 PROX 반응기로 구성하여 공기 및 증기의 유량을 변화시키며 실험을 진행하였다. 실험의 결과 측정은 GC를 이용하여 가스의 조성을 확인하고 그 결과로 개질효율 및 메탄의 전환효율 등을 판단하여 최적의 운전 조건을 찾는 것으로 하였다. 연구결과로 적정 운전조건은 메탄 6lpm, 공기 19.5lpm, 물, 3.5ccm PROX 공기 약 1.5lpm이었다. 이를 O2/C와 H2O/C로 보면 0.68, 0.99로 운영되며 ATR 반응기의 공간속도는 약 3300h-1로 운영되었을 때 현재 시스템의 최적운전 데이터로 해석되었다. 이 조건에서 개질효율은 63~80%로 해석되었으며, 대부분의 메탄은 전환되어 메탄전환율은 100%로 나타났다. 이때의 수소 0.85~0.89Nm3/hr생산되어 1kW급 연료전지에 사용가능한 것으로 판단되었다. 하지만 CO가 잔류하는 점은 개선해야할 점으로 판단된다. 이는 유량의 세밀한 조절, 2단 PROX 공정 및 PROX의 분리운영 등의 개선으로 향상될 것으로 판단되며, 이에 대한 추가 연구가 필요하다.
자열개질은 수증기 개질에 비해 동적 반응성이 우수하며 시동시간이 짧은 장점을 가지고 있으며, 부분산화에 비해 탄소침적의 위험이 적고 연료당 수소생산량이 많은 장점을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 메탄의 자열개질반응을 사용하여 수소를 생산하는 장치를 설계하고, 제작된 개질시스템의 최적운전 조건을 찾기 위한 실험을 하였다. 실험장치는 자열개질반응기(ATR)와 함께 2개의 수성가스 전환반응 반응기(HTS, LTS) , 잔류 CO의 제거를 위한 PROX 반응기로 구성하여 공기 및 증기의 유량을 변화시키며 실험을 진행하였다. 실험의 결과 측정은 GC를 이용하여 가스의 조성을 확인하고 그 결과로 개질효율 및 메탄의 전환효율 등을 판단하여 최적의 운전 조건을 찾는 것으로 하였다. 연구결과로 적정 운전조건은 메탄 6lpm, 공기 19.5lpm, 물, 3.5ccm PROX 공기 약 1.5lpm이었다. 이를 O2/C와 H2O/C로 보면 0.68, 0.99로 운영되며 ATR 반응기의 공간속도는 약 3300h-1로 운영되었을 때 현재 시스템의 최적운전 데이터로 해석되었다. 이 조건에서 개질효율은 63~80%로 해석되었으며, 대부분의 메탄은 전환되어 메탄전환율은 100%로 나타났다. 이때의 수소 0.85~0.89Nm3/hr생산되어 1kW급 연료전지에 사용가능한 것으로 판단되었다. 하지만 CO가 잔류하는 점은 개선해야할 점으로 판단된다. 이는 유량의 세밀한 조절, 2단 PROX 공정 및 PROX의 분리운영 등의 개선으로 향상될 것으로 판단되며, 이에 대한 추가 연구가 필요하다.
Auto thermal reformer(ATR) has benefits of shorter starting time and higher dynamic efficiency comparing to steam reformer(STR). Furthermore ATR has lower carbon deposition and more productive hydrogen production than partial oxidation reformer(POR). In this study, an ATR system is developed and res...
Auto thermal reformer(ATR) has benefits of shorter starting time and higher dynamic efficiency comparing to steam reformer(STR). Furthermore ATR has lower carbon deposition and more productive hydrogen production than partial oxidation reformer(POR). In this study, an ATR system is developed and researched by a series of experiments to find out optimum operation condition. The experimental apparatus consists ATR, high temperature shift(HTS), low temperature shift(LTS) and preferential oxidation reactor. Composition of producted gas is measured by GC, and, reforming efficiency and methane conversion rate are calculated. The optimum working conditions are; methane flow rate of 6lpm, air flow rate of 19.5lpm, water flow rate of 3.5ccm and preferential oxidation air flow rate of 1.5lpm, of which O2/C is 0.68, H2O/C is 0.99 and gas hourly space velocity(GHSV) is about 3300h-1. The reforming efficiency are calculated in the range of 63~80% and methane conversion rates are 100%. And H2 production rates are 0.85~0.89Nm3/hr. However composition of residual CO is too much high for the PEMFC. Hence, additional research to reduce CO is necessary.
Auto thermal reformer(ATR) has benefits of shorter starting time and higher dynamic efficiency comparing to steam reformer(STR). Furthermore ATR has lower carbon deposition and more productive hydrogen production than partial oxidation reformer(POR). In this study, an ATR system is developed and researched by a series of experiments to find out optimum operation condition. The experimental apparatus consists ATR, high temperature shift(HTS), low temperature shift(LTS) and preferential oxidation reactor. Composition of producted gas is measured by GC, and, reforming efficiency and methane conversion rate are calculated. The optimum working conditions are; methane flow rate of 6lpm, air flow rate of 19.5lpm, water flow rate of 3.5ccm and preferential oxidation air flow rate of 1.5lpm, of which O2/C is 0.68, H2O/C is 0.99 and gas hourly space velocity(GHSV) is about 3300h-1. The reforming efficiency are calculated in the range of 63~80% and methane conversion rates are 100%. And H2 production rates are 0.85~0.89Nm3/hr. However composition of residual CO is too much high for the PEMFC. Hence, additional research to reduce CO is necessary.
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