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Korean chemical engineering research = 화학공학, v.52 no.6, 2014년, pp.768 - 774
박병흥 (한국교통대학교 화공생물공학과) , 정성욱 (한국에너지기술연구원 수소연구실) , 강정원 (고려대학교 화공생명공학과)
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SI process is a thermochemical process producing hydrogen by decomposing water while recycling sulfur and iodine. Various technologies have been developed to improve the efficiency on Section III of SI process, where iodine is separated and recycled. EED(electro-electrodialysis) could increase the e...
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| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| EED의 장점은 무엇인가? | HIx 용액에서 HI를 분리하기 위해 앞서 언급한 것과 같이 추출 증류, 반응 증류 및 전기투석(EED) 방법이 제안되고 개발되었다. 이 기술들 중에서 EED는 타 기술에 비해 에너지 효율이 높으며 부가적인 화학종의 도입 없이 공정을 진행시킬 수 있기 때문에 추가로 필요한 공정장치가 없다는 장점을 지닌다. 그러나 Section I에서 나오는 HIx 용액은 과량의 I2를 포함하고 있기 때문에 EED 장치에 상당한 부담을 지우게 된다. | |
| SI 공정에서 전체 공정의 열효율을 결정하는 공정은 어떤 과정을 통해서 수소를 생산하는가? | SI 공정에서 HI가 분해되는 Section III는 전체 공정의 열효율을 결정하는 매우 중요한 공정이다. HI는 HI-H2O-I2 혼합물인 HIx 용액으로부터 분리된 후 분해되며 이 분해 반응에서 최종적으로 수소가 생산된다(식 (3)). HI 분리와 분해를 위한 단순 증류 공정에서는 HIH2O의 공비점 형성(몰비 HI:H2O=1:5)에 의한 열역학적 장벽이 존재하며 이로 인해 많은 에너지 소비가 유발된다. | |
| SI 열화학 공정의 과정은 어떠한가? | 최근에는 물 분해에 의한 많은 기술들이 비교 분석되었으며 타당성 연구에서 고려되었던 다양한 공정들 중 초고온가스로(VHTR)와의 연계성과 공정 효율 등의 측면에서 황(sulphur)과 요오드(iodine)를 순환시키며 물을 열화학적으로 분해시키는 SI(Sulphur-Iodine) 수소생산 기술에 대한 관심과 연구가 급증하고 있다. SI 열화학 공정은 물을 원료로 Bunsen 반응이라 알려진 이산화황 및 요오드와의 반응을 통해 물 분자의 수소와 산소를 분리한다. 이 후 생성되는 액상은과량의 I2 도입에 의해 가벼운 황산 수용액 상과 무거운 요오드산 수용액 상으로 분리된다. 이렇게 분리된 황산은 농축과 분해과정을 거쳐 산소와 이산화황으로 분해되어 산소는 공정 밖으로 배출하고 이산화황은 Bunsen 반응으로 재순환된다. 무거운 요오드산 수용액 상은 과량의 요오드를 제거하고 농축하여 분해과정을 겪어 최종적으로 HI가 H2와 I2로 분해되어 수소가 생산되며 분리된 요오드 역시 Bunsen 반응으로 재순환된다. 이와 같은 특징적인 반응들을 기준으로 물이 분해되는 반응과 관련된 부분을 Section I, 황산의 농축과 분해에 관련된 부분을 Section II, 그리고 요오드산이 공정 흐름을 이루는 부분을 Section III라 부르며 SI 공정을 구분하여 표현한다. |
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