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천연가스로부터 수소를 생산하기 위한 수증기 개질기의 작동조건과 형상에 대한 수치해석 연구
Numerical Study on Operating Parameters and Shapes of a Steam Reformer for Hydrogen Production from Methane 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.33 no.1 = no.280, 2009년, pp.60 - 68  

박준근 (KAIST 기계공학과) ,  이신구 (KAIST 기계공학과) ,  임성광 (KAIST 기계공학과) ,  배중면 (KAIST 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The steam reformer for hydrogen production from methane is studied by a numerical method. Langmuir- Hinshelwood model is incorporated for catalytic surface reactions, and the pseudo-homogeneous model is used to take into account local equilibrium phenomena between a catalyst and bulk gas. Dominant c...

주제어

#수증기 개질 반응   #수소 생산   #연료전지   #촉매 표면 반응  

AI 본문요약
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  • 작동조건 및 형상의 변화가 수증기 개질기에 미치는 영향을 분석하기 위하여 수치해석 기법을 이용한다. 수증기 개질 반응, 수성가스 전환반응, 직접 수증기 개질 반응이 수증기 개질기 내부에서 발생하는 주요한 화학반응이라고 가정한다. 촉매 표면반응 해석을 위하여 랭뮤어-힌셜우드(langmuir-hinshelwood) 모델을 이용하고, 다공성 매질 내부의 압력강하를 계산하기 위하여 Ergun 식을 사용한다.
  • 이러한 가정하에 랭뮤어-힌셜우드(langmuirhinshelwood) 모델을 이용하여 화학반응율을 계산한다. 수증기 개질기 내부에서 10 가지 이상의 화학반응이 존재하지만 Table 2 에 제시되어있는 세 가지 화학반응이 결정적인 영향을 미친다고 가정한다(10). 수증기 개질 (steam reforming, SR) 반응은 연료와 물이 반응하여 수소와 일산화탄소를 만들어내는 반응으로서 흡열반응이다.
  • 정상상태의 경우 고체인 촉매와 기체인 반응물 사이의 온도차이가 크지 않기 때문에 준균질모델 (pseudo-homogeneous model) 접근법을 이용하며(8), 다공성 매질 내부의 압력강하를 계산하기 위해 Ergun 식을 적용한다(9). 촉매입자크기는 5mm 이하이며, 다공성 0.3 이라고 가정한다.
  • 화학반응이 일어나기 위하여 기체상태의 반응물이 고체상태의 촉매 표면에 흡착하고 화학반응을 일으킨 후 탈착하는 단계를 거치며 촉매표면의 화학반응이 전체 반응속도를 결정하다고 가정한다(3). 이러한 가정하에 랭뮤어-힌셜우드(langmuirhinshelwood) 모델을 이용하여 화학반응율을 계산한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수증기 개질 (steam reforming, SR) 반응이라 무엇인가? 수증기 개질기 내부에서 10 가지 이상의 화학반응이 존재하지만 Table 2 에 제시되어있는 세 가지 화학반응이 결정적인 영향을 미친다고 가정한다(10). 수증기 개질 (steam reforming, SR) 반응은 연료와 물이 반응하여 수소와 일산화탄소를 만들어내는 반응으로서 흡열반응이다. 수증기 개질 반응을 통해 만들어진 일산화탄소는 다시 물과 반응하여 수소와 이산화탄소를 만들어내며, 이것이 수성가스 전환 (water-gas shift, WGS) 반응이다.
수증기 개질법의 단점은 무엇인가? 다양한 연료개질법 중 수증기 개질법은 수소의 생산량이 상대적으로 많고 안정적인 운전이 가능하다는 장점을 가진다. 그러나 다른 연료개질반응들이 발열반응인 것에 반해 수증기 개질반응은 흡열반응이기 때문에 외부에서 에너지를 공급해야 한다는 단점이 있다 (3).
연료전지의 장점은 무엇인가? 석유의 고갈과 화석연료로 인한 환경오염이 심각한 문제로 대두되면서 친환경 동력원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 연료전지는 수소의 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 변환기구로서 효율이 높고, 배출가스가 순수한 물이기 때문에 오염물질을 발생시키지 않는다는 장점이 있다(1). 그러나 연료전지의 상용화를 위해서는 우선 수소생산기술이 확보되어야 한다.
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참고문헌 (15)

  1. O'Hayre, R., Cha, S-W., Colella, W. and Prinz, F.B., 2006, “Fuel Cell Fundamentals,” John Wiley & Sons, pp. 292-306 

  2. Larminie, J. and Dicks, A., 2003, “Fuel Cell System Explained, Second Edition,” John Wiley & Sons, pp. 229-279 

  3. Lee, S., 2008, “Numerical Analysis of Fuel Reforming Systems for Efficient Hydrogen Production,” KAIST, Daejeon, KOREA 

  4. Hoang, D.L., Chan, S.H. and Ding, O.L., 2005, “Kinetic and Modeling Study of Methane Steam Reforming over Sulfide Nickel Catalyst on a Gamma Alumina Support,” Chemical Engineering J., Vol. 112, No. 1/3, pp. 1-11 

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  5. Choi, Y. and Stenger, H.G., 2005, “Kinetics, Simulation and Optimization of Methanol Steam Reformer for Fuel Cell Application,” J. Power Source, Vol. 142, No. 2, pp. 81-91 

    상세보기 crossref

  6. CD adapco Group, 2004, “STAR-CD Methodology,” CD adapco Group, pp. 1-1-1-7 

  7. Park, J., Lee, S., Lim, S. and Bae, J., “Numerical Study on Correlation Between Operating Parameters and Reforming Efficiency for a Methane Autothermal Reformer,” J. KSME-B, Vol. 32, No. 8, pp. 612-620 

  8. Seo. Y.-S., Seo, D.-J., Seo, Y.-T. and Yoon, W.-L., 2006, “Investigation of the Characteristics of a Compact Steam Reformer Integrated with a Water-Gas Shift Reactor,” J. Power Source, Vol. 161, No. 2, pp. 1208-1216 

    상세보기 crossref

  9. Niven, R. K., 2002, “Physical Insight into the Ergun and Wen&Yu Equations for Fluid Flow in Packed and Fluidized Beds,” J. of Chemical Engineering Science, Vol. 57, No. 3, pp. 527-534 

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  10. Lee, S., Bae, J., Lim, S. and Park, J., 2008, “Improved Configuration of Supported Nickel Catalysts in a Steam Reformer for Effective Hydrogen Production from Methane,” J. Power Source, Vol. 180, No. 1, pp. 506-515 

    상세보기 crossref

  11. Xu, J. and Froment, G. F., 1989, “Methane Steam Reforming, Methanation and Water-Gas Shift I. Intrinsic Kinetics,” J. of AiChE., Vol. 35, No. 1, pp. 88-96 

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  12. Lee, S., Lim, S. and Bae, J., 2006, “Heat and Mass Transfer Characteristics in Steam Reforming Reactor,” J. KSNRE, Vol. 2, No. 4, pp. 56-63 

  13. Larminie, J. and Dicks, A., 2003, “Fuel Cell System Explained, Second Edition,” John Wiley & Sons, pp. 207-228 

  14. Kang, I., 2007, “Study on Performance of Diesel Autothermal Reformer for Solid Oxide Fuel Cell,” KAIST, Daejeon, KOREA 

  15. Chu, H.S., Wang, C.P., Liao, W.C. and Yan, W.M., 2005, “Transient Behavior of CO Poisoning of the Anode Catalyst Layer of a PEM Fuel Cell,” J. Power Source, Vol. 142, No. 2, pp. 1071-1077 

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