초록 ▼

본 연구결과는 고온 원자로의 열원을 이용한 물 분해에 의한 수소제조에 전기분해나 열화학 사이클에 의한 기존 수소제조방법을 대체할 수 있는 새로운 가능성을 제시하였다는 점에서 큰 기술적 의미를 갖는다. 고온수증기 전기분해의 에너지 효율이 높지 못함 점, 열화학 방법은 복잡한 분해, 분리공정 및 열교환기의 다중성 등 어려움 등 때문에 최종 에너지 효율을 높이기 위하여는 긴 연구 개발 시간이 소요될 것으로 예상되는 점 등을 고려할 때 두 방법의 hybrid 형태를 목표로 하는 본 방법의 개발은 국가적 원자력수소사업의 추진에 활력소로 작용

본 연구결과는 고온 원자로의 열원을 이용한 물 분해에 의한 수소제조에 전기분해나 열화학 사이클에 의한 기존 수소제조방법을 대체할 수 있는 새로운 가능성을 제시하였다는 점에서 큰 기술적 의미를 갖는다. 고온수증기 전기분해의 에너지 효율이 높지 못함 점, 열화학 방법은 복잡한 분해, 분리공정 및 열교환기의 다중성 등 어려움 등 때문에 최종 에너지 효율을 높이기 위하여는 긴 연구 개발 시간이 소요될 것으로 예상되는 점 등을 고려할 때 두 방법의 hybrid 형태를 목표로 하는 본 방법의 개발은 국가적 원자력수소사업의 추진에 활력소로 작용할 것으로 예상된다. 본 연구를 통하여 $H_2O/SO_2$ 가스혼합물을 매체로 하였을 때 전기에너지를 많이 사용하지 않고도 ($800^{\circ}C$ 부근에서 전기분해에 소요되는 전력의 10% 이하 사용) 5시간 연속 방전이 성공한 점과 고온 플라즈마 상태에서 이 혼합물이 높은 화학반응성을 갖고 상당량의 수소를 발생시킨 점 등으로부터 본 방법론의 타당성은 입증되었다. 이는 기술의 단순성, 독창성, 경제적 타당성을 갖는 새로운 수소제조 방법의 제시 가능성을 높이는데 큰 역할을 하였다.

Abstract ▼

o Construction of high temperature steam generator using heat exchange method.
o Optimization of the experimental variables to generate stable atmospheric pressure electrical discharge in steam.
o Spectroscopic diagnosis of the discharge in $H_2O/SO_2$ medium.
o Hydrogen generati

o Construction of high temperature steam generator using heat exchange method.
o Optimization of the experimental variables to generate stable atmospheric pressure electrical discharge in steam.
o Spectroscopic diagnosis of the discharge in $H_2O/SO_2$ medium.
o Hydrogen generation by the plasma method in the discharge reactor
o Construction of small-scale modular plasma reactor for hydrogen production and its operation.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 12
• 그림목차 ... 14
• 표목차 ... 16
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 제 1 절 기술 분석 개요 ... 19
• 제 2 절 원자로 열원을 이용한 기존의 수소제조법 ... 20
• 1. Therrnochernical cycle ... 20
• 2. High temperature electrolysis ... 22
• 3. Hybrid process ... 23
• 제 3 절 플라즈마 화학방법 ... 26
• 1. 플라즈마 화학반응 ... 26
• 2. 대기압 플라즈마 ... 28
• 제 4 절 아주대학교 방법(Ajou university process) ... 34
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 36
• 제 1 절 고온 수증기 제조용 열교환기 제작 ... 36
• 1. 열교환기의 설계 ... 37
• 2. 온도에 따른 유량 ... 39
• 3. 고온 $H_2O/SO_2$ 혼합가스 발생기 ... 40
• 제 2 절 수증기를 이용한 대기압에서의 Glow Plasma 발생 ... 41
• 1. MHC(Micro Hollow Cathode) 방전 ... 41
• 2. Micro porous medium을 이 용한 방전 ... 46
• 3. 다공성 전극(high surface area electrode)을 이용한 수증기 방전 ... 48
• 제 3 절 물 분해 반응의 분광학적 진단 ... 52
• 1. 가스의 온도의 변화에 따른 영향 ... 53
• 2. 전극의 극성에 대한 영향 ... 54
• 3. 전자 밀도의 측정 ... 56
• 4. $H_2O/SO_2$ 가스혼합물에서의 반응 ... 57
• 제 4 절 고온 수증기를 이용한 플라즈마에서 수소생성 및 분리 ... 60
• 1. MHC(Micro Hollow Cathode) 방전에서의 수소발생 ... 62
• 2. 다공성 전극(high surface area electrode)의 포텐샬의 변조에 의한 화학반응으로부터 수소발생 ... 64
• 3. Pd 촉매와 고온의 열에 의한 수소제조 ... 68
• 제 5 절 모듈화된 물분해 반응로의 제작 및 운전 ... 70
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 71
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 72
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 73
• 제 7 장 참고문헌 ... 74