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[국내논문] Solar Simulator를 이용한 프로판의 수증기 개질 반응
Solar Steam Reforming of Methane utilizing Solar Simulator 원문보기

한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집, 2009 June 25, 2009년, pp.259 - 261  

도한빈 (성균관대학교) ,  장종탁 (성균관대학교) ,  한귀영 (성균관대학교)

초록
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Solar simulator를 이용한 프로판의 수증기 개질은 집광된 태양에너지를 이용하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이와 같은 태양열에너지의 화학적 축열을 실시하기 위해 Solar Simulator를 이용한 메탄의 수증기 개질을 연구하였다. 태양열 모사 램프로 1.24kW급 Xenon-arc lamp를 사용하였다. 반응기는 앞면의 Quartz window와 Absorber로 구성되어 있다. 램프의 빛은 Quartz window를 통하여 촉매층에 직접적으로 방사된다. 프로판의 수증기개질 반응은 고온에서 일어나기 때문에 열에 강한 SiC로 만들어진 Ceramic foam을 Absorber로 사용하였다. 촉매는 Absorber에 Wash-coat하여 사용하였으며, 담지된 촉매는 Ni을 활성성분으로 하는 ICI 46-6와 귀금속 촉매인 Ru/$Al_2O_3$를 사용하였다. 반응기는 SUS 재질로 제작되었으며, 반응기 외부는 Insulation을 하여 열손실을 감소시켰다. Propane과 Steam의 비율은 S/C ratio를 3으로 하여 실험하였다. 실험은 온도와 촉매에 따른 Solar Steam reforming의 반응특성을 분석하였다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 1. 프로판은 500℃에서부터 완전 전화가 이루어져 주성분이 CH4, CO, CO2, H2인 가스로 전환이 이루어졌다.
  • Micro-Pump를 이용하여 Steam의 유량을 조절하였다. Data logger와 K-type thermocouple을 이용하여 촉매층의 온도를 측정하였다.
  • GC는 Ar을 Carrier gas로 사용하고 Detecter로 TCD를 사용하여 분석하였다. Data의 분석은 각각의 기체에 대한 Relative molar response factor (RMR)를 구하고. RMR을 이용해 측정값에 대한 생성물의 조성을 분석하였다.
  • 기체의 분석은 Gas Chromatography(GC)를 사용하였다. GC는 Ar을 Carrier gas로 사용하고 Detecter로 TCD를 사용하여 분석하였다. Data의 분석은 각각의 기체에 대한 Relative molar response factor (RMR)를 구하고.
  • MFC로 H2, Ar, CH4의 유량을 조절하고. Micro-Pump를 이용하여 Steam의 유량을 조절하였다. Data logger와 K-type thermocouple을 이용하여 촉매층의 온도를 측정하였다.
  • Data의 분석은 각각의 기체에 대한 Relative molar response factor (RMR)를 구하고. RMR을 이용해 측정값에 대한 생성물의 조성을 분석하였다.
  • Worner2)와 Tamme는 alumina와 SiC로 만들어진 세라믹 폼에 담지된 Rh촉매를 사용한 태양열 반응기를 연구하였다. 이 반응기는 절대 압력 3.
  • 기체의 분석은 Gas Chromatography(GC)를 사용하였다. GC는 Ar을 Carrier gas로 사용하고 Detecter로 TCD를 사용하여 분석하였다.
  • 3)에 의해서 시험 가동되었다. 이 연구는 메탄의 CO2 개질을 실시하였다. 이 반응기의 촉매 흡수기는 Rh촉매가 코팅된 다층의 알루미나 폼이 설치되었고 최고 메탄 전환율은 70%였다.

대상 데이터

  • 따라서 실험 시작전에 500℃에서 H2를 흘려주면서 30분간 환원을 실시하였다. 귀금속 촉매인 Ru/Al2O3는 실험전의 환원 과정을 필요로 하지 않기 때문에 별도의 환원 과정을 거치지 않고 바로 실험에 사용하였다.
  • 프로판은 1몰당 수소함량이 메탄보다 높고 저장 및 수송이 용이하다는 점에서 메탄보다 더 매력적이다. 따라서 본 실험에서는 기존의 수증기 개질의 주원료인 메탄을 대신하여 프로판을 사용하였다.
  • 본 실험에서 사용하는 촉매인 ICI 46-6은 Ni을 활성성분으로 하는 촉매이다. Ni계 촉매는 활성도이 좋고 값이 저렴하다는 장점이 있지만, 반응 도중 탄소 석출이 쉽게 일어난다.
  • 실험장치는 Solar Simulator, Reformer, MFC, Data logger, GC, Micro-pump로 구성되어 있다. Solar Simulator는 태양광과 비슷한 파장대의 빛을 발산하고, 이를 집광할 경우 고온의 열에너지(최고온도: 약790℃)를 제공한다.
  • 빛의 형태로 전달되는 에너지는 빛이 조사되는 부분과 조사되지 않는 부분의 온도구배가 크게 나타나는데 이는 후면부에서의 반응성의 감소를 초래한다. 이러한 빛의 조사에 따른 온도구배를 최소화하고 넓은 표면적을제공하는 SiC ceramic foam을 Absorber로 사용하였다.
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