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마이크로채널 수증기 개질반응기를 이용한 수소 생산 = Hydrogen production with microchannel steam reformer
서명 / 저자 마이크로채널 수증기 개질반응기를 이용한 수소 생산 = Hydrogen production with microchannel steam reformer / 이상헌.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2006].
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초록정보

It is essential to make hydrogen supplying units with high energy density and compact size in order to apply polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) for portable devices. The small and lightweight fuel processor can be a competitive hydrogen supplying unit for this type of fuel cells. An integrated microchannel methanol processor was developed by assembling unit reactors, which were fabricated by stacking microchannel patterned stainless steel plates, including fuel vaporizer, heat exchanger and steam reformer. Commercially available Cu/ZnO/Al2O3 catalyst was coated inside the microchannel of the unit reactor for steam reforming. Those unit reactors were integrated to develop the fuel processor and operated at different reaction conditions to optimize the reactor performance, including vaporizer, heat exchanger and methanol steam reformer. The optimized fuel processor has the dimensions of 70 mm × 40 mm × 30 mm, and produced reformed gas containing 73.4% H2, 25% CO2 and 1.6% CO at 260 °C which can produce power output of 33 Wt.

소형 개질기 시스템을 이용한 메탄올 수용액 개질 방식은 이론적으로 높은 에너지 밀도를 가지며 소형의 연료전지 시스템을 구성 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 일반적인 개질 반응은 고온에서 이루어지며 비교적 큰 부피가 필요하지만, 저온 촉매를 사용하고 최근에 발전한 마이크로 가공 기술을 사용하여 개질기에 마이크로 채널 반응기 구조를 채용하면 저온에서도 동작하는 초소형 개질기를 제작할 수 있다. 마이크로 채널 반응기는 일반적인 화학 반응기와 비교할 때 마이크론(micron) 단위의 미세한 폭과 깊이를 가진 채널을 사용함으로써 초소형의 반응기로 제작 될 수 있는 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 면적 대 체적 비가 매우 크기 때문에 발열 혹은 흡열반응 시 열 전달이 용이하여 반응기를 등온 공정으로 운전하기 용이한 장점이 있다. 또한 물질전달 경로가 감소하므로 촉매의 유효인자 증가가 가능하고 반응기내 체류시간 분포가 한정되므로 신속한 응답특성을 보인다. 이러한 마이크로 채널 반응기를 이용하여 수소 발생장치를 구성할 경우, 소형의 연료전지와 연계하여 IT 기기용 휴대 전원, 군용 및 소형의 이동전원으로 활용할 수 있다. 일반적인 고분자 연료전지용 개질 반응기 시스템은 액상연료의 증발을 위한 연료증발기, 수소를 생성하는 개질 반응기, 반응열과 증발열을 제공하는 촉매연소기 및 일산화탄소 제거기로 구성된다. 마이크로채널 연료 공급 장치에도 이러한 단위 장치들이 필요하다. 본 연구에서는 마이크로채널을 이용하여 연료 증발기와 메탄올 수증기 개질기를 제작하고 각 단위 장치를 연계하여 연료 공급 장치를 구성하였다. 구성된 연료 공급 장치에 필요한 열은 전기열원을 사용하였다. 연료 공급 유량, 연료 성분비, 반응기 온도 등의 운전 조건에 따른 기체 생산량을 측정하였다. 생성 기체의 성분과 기체 생산량으로부터 연료 공급 장치의 수소 생산 용량을 결정하였다.

서지기타정보

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청구기호 {MCBE 06044
형태사항 vi, 70 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Sang-Heon Lee
지도교수의 한글표기 : 박승빈
지도교수의 영문표기 : Seung-Bin Park
부록 수록
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 참고문헌: p. 60-61
주제 마이크로채널
수증기 개질
수소 생산
microchannel
steam reforming
hydrogen production
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