초록 ▼

본 발명은 메탄가스 기반의 고효율 수소생산과 이산화탄소 포집을 동시에 수행할 수 있는 수소 투과분리 구조체 /이산화탄소 흡수제 하이브리드 리포머 장치(sorption enhanced membrane reformer, SEMR) 및 공정에 관한 것이다.본 발명에 따른 수소 생산 및 정제 장치는 제1면 측에서 수소 생성 반응이 일어나고 제1면에서 제2면으로 생성된 수소를 통과시켜 제2면 측에 수소를 농축시키는 수소 투과분리 구조체; 및 수소 투과분리 구조체의 제1면 측에 메탄 개질반응용 촉매 및 이산화탄소 흡수제를 포함하되, 수소 투과

본 발명은 메탄가스 기반의 고효율 수소생산과 이산화탄소 포집을 동시에 수행할 수 있는 수소 투과분리 구조체 /이산화탄소 흡수제 하이브리드 리포머 장치(sorption enhanced membrane reformer, SEMR) 및 공정에 관한 것이다.본 발명에 따른 수소 생산 및 정제 장치는 제1면 측에서 수소 생성 반응이 일어나고 제1면에서 제2면으로 생성된 수소를 통과시켜 제2면 측에 수소를 농축시키는 수소 투과분리 구조체; 및 수소 투과분리 구조체의 제1면 측에 메탄 개질반응용 촉매 및 이산화탄소 흡수제를 포함하되, 수소 투과분리 구조체의 제1면 측에서 메탄 및 수증기 함유 가스로부터 반응식 1 및 반응식 2에 의해 형성된 수소는 수소 투과분리 구조체를 통해 제2면 측으로 통과하여 제1면 측에서 일어나는 반응식 1 및 반응식 2에서 수소가 제거되며, 수소 투과분리 구조체의 제1면 측에서 반응식 2에 의해 형성된 이산화탄소는 고체인 이산화탄소 흡수제에 의해 포집되는 것이 특징이다.

대표청구항 ▼

제1면 측에서 수소 생성 반응이 일어나고 제1면에서 제2면으로 생성된 수소를 통과시켜 제2면 측에 수소를 농축시키는 수소 투과분리 구조체; 및수소 투과분리 구조체의 제1면 측에 메탄 개질반응용 촉매 및 이산화탄소 흡수제를 포함하되, 메탄 개질반응용 촉매는 하기 반응식 1의 메탄의 수증기 개질 반응(Steam Methane Reforming, SMR)을 수행하는 촉매 및 하기 반응식 2의 수성가스 전환반응(water-gas shift reaction, WGS)을 수행하는 촉매를 포함하거나, 하기 반응식 1의 메탄의 수증기 개질 반응(

제1면 측에서 수소 생성 반응이 일어나고 제1면에서 제2면으로 생성된 수소를 통과시켜 제2면 측에 수소를 농축시키는 수소 투과분리 구조체; 및수소 투과분리 구조체의 제1면 측에 메탄 개질반응용 촉매 및 이산화탄소 흡수제를 포함하되, 메탄 개질반응용 촉매는 하기 반응식 1의 메탄의 수증기 개질 반응(Steam Methane Reforming, SMR)을 수행하는 촉매 및 하기 반응식 2의 수성가스 전환반응(water-gas shift reaction, WGS)을 수행하는 촉매를 포함하거나, 하기 반응식 1의 메탄의 수증기 개질 반응(SMR) 및 하기 반응식 2의 수성가스 전환반응(WGS)을 모두 수행하는 촉매이고,수소 투과분리 구조체의 제1면 측에서 메탄 및 수증기 함유 가스로부터 반응식 1 및 반응식 2에 의해 형성된 수소는 수소 투과분리 구조체를 통해 제2면 측으로 통과하여 제1면 측에서 일어나는 반응식 1 및 반응식 2에서 수소가 제거되며,수소 투과분리 구조체의 제1면 측에서 반응식 2에 의해 형성된 이산화탄소는 고체인 이산화탄소 흡수제에 의해 포집되는 것이고,이산화탄소를 흡수한 이산화탄소 흡수제를 회수하여 이산화탄소를 탈착시키고, 재생된 이산화탄소 흡수제를 재사용하고,상기 수소 투과분리 구조체, 상기 메탄 개질반응용 촉매 및 상기 이산화탄소 흡수제를 포함하는 장치는 적어도 2개 이상 제공되고, 첫 번째 장치에서 상기 반응식 1, 상기 반응식 2의 반응 및 수소 제거와 상기 이산화탄소 흡수제에 의한 이산화탄소 포집이 수행되는 동안, 다른 장치에서 이산화탄소 탈착 및 상기 이산화탄소 흡수제 재생이 수행되어, 상기 메탄 개질 반응, 수소 제거 및 이산화탄소 포집, 탈착이 연속적으로 수행되는 것이 특징인 수소 생산 및 정제 장치.[반응식 1]CH4 (g) + H2O (g) ↔ CO (g) + 3H2(g)[반응식 2]CO (g) + H2O (g) ↔ CO2(g) + H2(g)