KR20230147350A - Hot blast stove system combined with thermochemical redox cycel for producing hydrogen - Google Patents
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Abstract
본원의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열풍로 시스템은 상기 열풍로 내에 배치되는 연소부; 상기 열풍로 내에 배치되는 열에너지 저장부(checker works); 및 상기 열에너지 저장부의 상부에 배치되는 열화학적 반응기를 포함한다. 이때, 상기 열풍로의 가열모드에서는 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기를 가열하고, 상기 가열에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 환원 반응에 의해 산소가 발생하고, 공기를 상기 열에너지 저장부에 공급하여 열풍을 생성하는 모드에서는 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기가 냉각되고, 상기 냉각에 상기 냉각에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 산화 반응에 의해 수소가 발생하는 것이다.A hot stove system for hydrogen production according to an embodiment of the present application includes a combustion unit disposed in the hot stove; A thermal energy storage unit (checker works) disposed within the hot stove; and a thermochemical reactor disposed on top of the thermal energy storage unit. At this time, in the heating mode of the hot stove, the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor are heated, oxygen is generated through a reduction reaction in the thermochemical reactor according to the heating, and air is supplied to the thermal energy storage unit to generate hot air. In the generating mode, the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor are cooled, and hydrogen is generated through an oxidation reaction in the thermochemical reactor according to the cooling.
Description
본원은 수소 생산을 위한 열화학적 레독스 사이클과 결합된 열풍로 시스템에 관한 것이다.This disclosure relates to a hot stove system combined with a thermochemical redox cycle for hydrogen production.
두 가지 메가 트렌드가 현대 사회에서 온실 가스 감축을 주도하고 있다. 첫 번째 트렌드는 그리드 재생에너지화(renewablization)이다. 태양광 발전(Photovoltaic)은 2008년 ~$4/W에서 2019년 $0.2/W로 하락한 태양광 모듈 가격의 급격한 하락으로 인해 미국에서 가장 저렴한 발전 방법 중 하나가 되었다. 두 번째 트렌드는 차량 전동화(vehicle electrification)로서, 2019년 전 세계 배터리 전기차의 대수는 479만 대에 달했으며, 앞으로 빠르게 증가할 것으로 예상된다. 이는 주로 리튬 이온 배터리 가격이 2010년 $1,183/kWh에서 2019년 $156/kWh로 지속적으로 하락했기 때문이다.Two mega trends are driving greenhouse gas reductions in modern society. The first trend is grid renewal. Photovoltaic has become one of the cheapest methods of power generation in the United States due to the rapid decline in solar module prices, which fell from ~$4/W in 2008 to $0.2/W in 2019. The second trend is vehicle electrification. The number of battery electric vehicles worldwide reached 4.79 million in 2019 and is expected to increase rapidly in the future. This is mainly due to the continued decline in lithium-ion battery prices from $1,183/kWh in 2010 to $156/kWh in 2019.
그러나, 이러한 두 가지 주요 노력으로도 온실가스 배출을 줄이기 어려운 부문이 있다. 예를 들어, 2014년 기준 세계 CO2 배출량의 5%를 배출한 항공 또는 해운 부문은 이동 거리가 길고 제한된 공간으로 인해 고에너지 밀도를 갖는 화학 연료 사용을 반드시 필요로 한다. 2014년 세계 CO2 배출량의 9%를 생산한 철 및 시멘트 산업도 열 공급뿐만 아니라 환원제를 제공하기 위해 많은 양의 화학 연료가 필요하다.However, there are sectors where it is difficult to reduce greenhouse gas emissions even with these two major efforts. For example, the aviation or shipping sectors, which produced 5% of global CO2 emissions in 2014, require the use of chemical fuels with high energy density due to long travel distances and limited space. The iron and cement industries, which produced 9% of global CO2 emissions in 2014, also require large amounts of chemical fuels to provide reducing agents as well as heat supply.
수소는 선박의 디젤이나 제강의 석탄과 같은 기존 화학 연료를 직접 대체할 수 있기 때문에 온실 가스 배출을 획기적으로 줄일 수 있다.Hydrogen can dramatically reduce greenhouse gas emissions because it can directly replace existing chemical fuels, such as diesel in ships or coal in steelmaking.
수소 생산을 위한 대표적인 방법으로 천연 가스를 이용한 증기 메탄 개질 방법(steam methane reforming)과 물을 전기 분해하는 방법이 있다. 천연가스를 이용한 증기 메탄 개질 방법은 가장 많이 사용하고 있으며, 수소 생산 비용이 ~$2/kg-H2로 비교적 저렴하지만, 공급 원료인 천연가스가 탄소를 포함하고 있어, 이산화탄소 배출이 발생하는 문제점이 있다. 물을 전기 분해하는 방법은 이산화탄소가 발생하지 않으나, 물의 전기 분해 반응에 많은 에너지 투입이 필요한 문제점이 있다. 특히 이러한 에너지를 비교적 비싼 전기에너지로 공급하기 때문에 수소 생산 비용이 높은 문제점이 있다.Representative methods for hydrogen production include steam methane reforming using natural gas and electrolysis of water. The steam methane reforming method using natural gas is the most widely used, and the hydrogen production cost is relatively inexpensive at ~$2/kg-H 2 , but the natural gas as a feedstock contains carbon, so there is a problem of carbon dioxide emissions. there is. The method of electrolyzing water does not generate carbon dioxide, but has the problem of requiring a lot of energy input for the water electrolysis reaction. In particular, there is a problem with high hydrogen production costs because this energy is supplied as relatively expensive electric energy.
상술한 문제들을 해결하기 위해 열화학적 레독스 사이클(thermochemical redox cycle)이 제안되었다. 이 기술은 물의 직접 열분해 반응에 반응물 하나를 추가하여 전체 반응을 산소 및 수소 발생 반응으로 나누어 두 생성물을 분리할 수 있고, 또 물 열분해에 필요한 온도도 낮출 수 있다는 장점을 가진다. 추가 반응물에 대해서는 금속 산화물()이 주로 연구되었다. 특히, 일부 산소 환원을 통해 격자에 산소 결손(oxygen vacancy)을 갖는 금속 산화물은 상변화가 없어 여러 번 사용하여도 안정적이고, 두 생성물의 분리가 용이하기 때문에 본 기술에서 주로 사용되어 왔다. 금속 산화물의 산소 발생 반응과 수소 발생 반응은 각각 식 (3)과 (4)와 같이 나타낼 수 있다.To solve the above-mentioned problems, a thermochemical redox cycle was proposed. This technology has the advantage of being able to separate the two products by dividing the overall reaction into oxygen and hydrogen generation reactions by adding a reactant to the direct thermal decomposition reaction of water, and also lowering the temperature required for water thermal decomposition. For additional reactants, metal oxides ( ) was mainly studied. In particular, metal oxides that have oxygen vacancies in the lattice through partial oxygen reduction have been mainly used in this technology because they do not change phase and are stable even after multiple uses, and the two products can be easily separated. The oxygen evolution reaction and hydrogen evolution reaction of metal oxide can be expressed as equations (3) and (4), respectively.
산소 환원량(δ)은 열역학적 평형에 의해 결정되며, 온도가 높을수록 산소 압력이 낮을수록 산소 환원량이 커진다. 따라서, 환원 반응은 δ를 증가시키기 위해 더 높은 온도와 더 낮은 산소 압력에서 수행되고 산화 반응은 더 낮은 온도와 더 높은 산소 압력에서 수행되어 δ를 감소시킨다. 이 기술의 벤치마크 물질(benchmark material)인 Ceria(CeO2)의 경우, 일반적으로 1 mbar의 산소압 및 1,500℃, 및 상압(ambient pressure) 및 900℃의 조건에서 각각 환원 및 산화 반응을 수행한다.The amount of oxygen reduction (δ) is determined by thermodynamic equilibrium, and the higher the temperature and the lower the oxygen pressure, the greater the amount of oxygen reduction. Therefore, the reduction reaction is performed at higher temperature and lower oxygen pressure to increase δ and the oxidation reaction is performed at lower temperature and higher oxygen pressure to decrease δ. In the case of Ceria (CeO 2 ), the benchmark material of this technology, reduction and oxidation reactions are generally performed under conditions of 1 mbar of oxygen pressure and 1,500°C, and ambient pressure and 900°C, respectively. .
열화학적 레독스 사이클의 온도는 직접 열분해의 경우보다는 낮지만 여전히 고온이다. 금속 산화물에 고온의 열을 공급하는 방법으로는 다양한 재생 가능한 열원 중 집광 태양열(concentrated solar)이 가장 많이 연구되었다. 헬리오스탯(heliostat)에 의해 집중된 태양광은 반응기에 도달하여 반응기 내의 금속산화물에 흡수된다. 금속 산화물은 환원 반응, 온도 감소, 산화 반응, 온도 상승의 4단계로 구성된 열화학적 레독스 사이클을 수행한다: 첫째, 고온, 저산소압에서 흡열 환원반응으로 금속산화물이 환원되어 산소를 방출한다. 둘째, 환원된 금속 산화물의 온도는 환원 온도에서 산화 온도로 낮아진다. 셋째, 환원된 금속산화물은 물과 반응하여 재산화되고 발열산화반응을 통해 수소를 생성한다. 넷째, 금속 산화물의 온도를 산화 온도에서 환원 온도로 상승시켜 첫 번째 단계를 반복할 준비를 한다. 집광된 태양 에너지는 환원 반응과 온도 상승 단계에서 활용된다.The temperature of the thermochemical redox cycle is lower than that of direct pyrolysis, but is still high. Among various renewable heat sources, concentrated solar energy has been studied the most as a method of supplying high temperature heat to metal oxides. The sunlight concentrated by the heliostat reaches the reactor and is absorbed by the metal oxide in the reactor. Metal oxides undergo a thermochemical redox cycle consisting of four stages: reduction reaction, temperature decrease, oxidation reaction, and temperature increase: First, the metal oxide is reduced through an endothermic reduction reaction at high temperature and low oxygen pressure, releasing oxygen. Second, the temperature of the reduced metal oxide is lowered from the reduction temperature to the oxidation temperature. Third, the reduced metal oxide reacts with water to be re-oxidized and generates hydrogen through an exothermic oxidation reaction. Fourth, prepare to repeat the first step by raising the temperature of the metal oxide from the oxidation temperature to the reduction temperature. The concentrated solar energy is utilized in the reduction reaction and temperature rise steps.
한편, 철강 산업은 전 세계 총 온실 가스 배출량의 4-5%를 배출한다. 전세계적으로 평균 1kg의 철강을 생산하기 위해 1.85kg의 이산화탄소를 배출한다. 철강산업은 석탄을 연료와 환원제로 직접 사용되기 때문에 전기의 재생에너지화와 자동차의 전동화에도 불구하고 온실가스 배출량을 줄이기 가장 어려운 분야 중 하나이다. 최근 들어, 철강 산업의 온실가스 배출량을 줄이기 위해 석탄 대신 수소를 사용하는 것이 많이 연구되고 있다.Meanwhile, the steel industry produces 4-5% of total global greenhouse gas emissions. Globally, on average, 1.85 kg of carbon dioxide is emitted to produce 1 kg of steel. Because the steel industry uses coal directly as fuel and reducing agent, it is one of the most difficult sectors to reduce greenhouse gas emissions despite the use of renewable energy for electricity and the electrification of automobiles. Recently, much research has been done on using hydrogen instead of coal to reduce greenhouse gas emissions from the steel industry.
일반적으로, 고로에서는 점결탄을 원료로 하는 코크스와 철광석을 상부에 투입하여 적층하고, 하부로 열풍(hot blast)을 투입한다. 코크스는 공기와 반응하여 일산화탄소를 생성하여 산화철을 환원시킨다. 수소 제강 기술은 환원제로 일산화탄소 대신 수소를 사용하는 기술로 수소가 철광석과 반응해 수증기만 발생하기 때문에 이산화탄소 배출량을 크게 줄일 수 있다.Generally, in a blast furnace, coke and iron ore, which are made of coking coal, are placed in the upper part and hot blast is injected in the lower part. Coke reacts with air to produce carbon monoxide, which reduces iron oxide. Hydrogen steelmaking technology uses hydrogen instead of carbon monoxide as a reducing agent, and can significantly reduce carbon dioxide emissions because hydrogen reacts with iron ore to generate only water vapor.
그러나, 수소 제강은 에너지 집약적 공정이기 때문에 엄청난 양의 수소가 필요하다. 수소 생산의 비용 및 환경 영향은 생산 방법에 따라 크게 다르며, 천연 가스 증기 개질은 가격 경쟁력으로 인해 수소 생산에 가장 많이 사용되는 방법이지만 많은 양의 온실가스를 배출하는 문제점이 있다. However, hydrogen steelmaking is an energy-intensive process and requires enormous amounts of hydrogen. The cost and environmental impact of hydrogen production vary greatly depending on the production method, and natural gas steam reforming is the most widely used method for hydrogen production due to its cost competitiveness, but has the problem of emitting large amounts of greenhouse gases.
따라서, 철강 생산 비용을 증가시키지 않으면서 온실가스 배출량을 크게 줄이기 위해서는 효율적이고 환경 친화적인 방식으로 수소를 생산하는 방법을 개발하는 것이 매우 중요하다.Therefore, it is very important to develop a method to produce hydrogen in an efficient and environmentally friendly manner in order to significantly reduce greenhouse gas emissions without increasing steel production costs.
본원은 제철소의 열풍로에 열화학적 레독스 사이클을 결합하여 수소를 생산할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.The present application seeks to provide a system that can produce hydrogen by combining a thermochemical redox cycle with a hot stove in a steel mill.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present application is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본원의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열화학적 레독스 사이클과 결합된 열풍로 시스템은 상기 열풍로 내에 배치되는 연소부; 상기 열풍로 내에 배치되는 열에너지 저장부(checker works); 및 상기 열에너지 저장부의 상부에 배치되는 열화학적 반응기를 포함한다. 이때, 열풍로의 가열모드에서는 상기 연소부에서 연소가 일어나 뜨거운 연소 가스를 생성해 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기를 가열하고, 상기 가열에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 환원 반응에 의해 산소가 발생한다. 열풍로의 열풍 생성 모드에서는 공기를 상기 열에너지 저장부에 공급하여 열풍을 생성하고, 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기가 냉각되고, 상기 냉각에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 산화 반응에 의해 수소가 발생한다.A hot stove system combined with a thermochemical redox cycle for hydrogen production according to an embodiment of the present application includes a combustion unit disposed in the hot stove; A thermal energy storage unit (checker works) disposed within the hot stove; and a thermochemical reactor disposed on top of the heat energy storage unit. At this time, in the heating mode of the hot stove, combustion occurs in the combustion unit to generate hot combustion gas to heat the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor, and oxygen is generated through a reduction reaction in the thermochemical reactor according to the heating. . In the hot air generation mode of the hot stove, hot air is generated by supplying air to the thermal energy storage unit, the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor are cooled, and as the cooling occurs, hydrogen is generated through an oxidation reaction in the thermochemical reactor. .
본원의 다른 실시예에 따른 열풍로 시스템을 이용한 수소 생산 방법은 상기 연소부에서의 연소를 통해, 상기 열에너지 저장부 일측 방향에서 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기를 가열하는 단계; 및 상기 연소부의 연소를 멈추고, 공기를 상기 열에너지 저장부 타측 방향에서 공급하여 열풍을 생성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 가열하는 단계에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 환원 반응에 의해 산소가 발생하고, 상기 열풍을 생성하는 단계에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 산화 반응에 의해 수소가 발생한다.A method of producing hydrogen using a hot stove system according to another embodiment of the present application includes heating the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor in one direction of the thermal energy storage unit through combustion in the combustion unit; and stopping combustion of the combustion unit and supplying air from the other side of the heat energy storage unit to generate hot air. At this time, oxygen is generated by a reduction reaction in the thermochemical reactor according to the heating step, and hydrogen is generated by an oxidation reaction in the thermochemical reactor according to the step of generating hot air.
본원의 구현예들에 따른 열풍로 시스템은 친환경적으로 수소를 생산할 수 있으며, 수소 생산비용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.The hot stove system according to the embodiments of the present application can produce hydrogen in an environmentally friendly manner and has the effect of dramatically reducing hydrogen production costs.
또한, 본원은 복수의 튜브를 서로 구분되는 층의 형태로 복수의 튜브 층을 포함하여, 사이클 당 수소 또는 산소 생성되는 생성량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present application includes a plurality of tube layers in the form of separate layers, which has the effect of increasing the amount of hydrogen or oxygen generated per cycle.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열화학적 레독스 사이클과 결합된 열풍로 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열화학적 레독스 사이클과 결합된 열풍로 시스템의 열풍로의 가열모드에서 열이 이동하는 경로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열화학적 레독스 사이클과 결합된 열풍로 시스템의 열풍을 생성하는 모드에서 열이 이동하는 경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 저장부의 상부에서 모드에 따른 온도변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브의 개략도이다.
도 6 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 저장부의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 시스템을 이용한 수소 생산 방법의 순서도이다. 1 is a schematic diagram of a hot stove system combined with a thermochemical redox cycle for hydrogen production according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a path through which heat moves in the heating mode of a hot stove system combined with a thermochemical redox cycle for hydrogen production according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the path along which heat moves in a hot air generating mode of a hot stove system combined with a thermochemical redox cycle for hydrogen production according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing temperature change according to mode at the top of the heat energy storage unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of a tube according to one embodiment of the present invention.
6 to 8 are diagrams showing various embodiments of a heat energy storage unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flowchart of a hydrogen production method using a hot stove system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, implementation examples and embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the implementation examples and examples described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only the case where it is “directly connected,” but also the case where it is “electrically connected” with another element in between. do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where the member is in contact with the other member, but also the case where another member exists between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part “includes” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. As used herein, the terms “about,” “substantially,” and the like are used to mean at or close to a numerical value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid understanding of the present application. It is used to prevent unscrupulous infringers from unfairly exploiting disclosures in which precise or absolute figures are mentioned.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.The terms “step of” or “step of” as used throughout the specification herein do not mean “step for.”
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination(s) thereof" included in the Markushi format expression means a mixture or combination of one or more selected from the group consisting of the components described in the Markushi format expression, It means containing one or more selected from the group consisting of the above components.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, description of “A and/or B” means “A or B, or A and B.”
이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present application have been described in detail, but the present application may not be limited thereto.
본 발명의 수소 생산을 위한 열풍로 시스템(100)(이하, ‘열풍로 시스템(100)’이라 함)에 관한 것이다.The present invention relates to a hot stove system 100 for hydrogen production (hereinafter referred to as the ‘hot stove system 100’).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열풍로 시스템(100)의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열풍로 시스템(100)의 열풍로의 가열모드에서 열이 이동하는 경로를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 열풍로 시스템(100)의 열풍을 생성하는 모드에서 열이 이동하는 경로를 나타내는 도면이고, 도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열에너지 저장부(120)의 다양한 실시예를 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 시스템(100)을 이용한 수소 생산 방법의 순서도이다. Figure 1 is a schematic diagram of a hot stove system 100 for hydrogen production according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a schematic diagram of a hot stove system 100 for hydrogen production according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the path through which heat moves in a heating mode, and FIG. 3 is a diagram showing the path along which heat moves in a mode of generating hot air of the hot air stove system 100 for hydrogen production according to an embodiment of the present invention. , FIGS. 4 to 6 are diagrams showing various embodiments of the heat energy storage unit 120 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows hydrogen production using the hot stove system 100 according to an embodiment of the present invention. This is a flowchart of the method.
도 1을 참조하면, 열풍로 시스템(100)은 열풍을 제조하여 제철소의 고로(20)에 공급하는 설비이다. 제철소의 고로(20)는 내부에 열풍과 철광석 및 코크스를 반응시켜 용철을 생산하며, 고로(20)에 공급되는 열풍은 열풍로 시스템(100)에서 만들어지고 최대 썹씨 1400도의 고온으로 고로(20)에 공급된다.Referring to FIG. 1, the hot blast furnace system 100 is a facility that produces hot air and supplies it to the blast furnace 20 of a steel mill. The blast furnace (20) of the steel mill produces molten iron by reacting hot air with iron ore and coke inside, and the hot air supplied to the blast furnace (20) is created in the hot blast furnace system (100) and blows into the blast furnace (20) at a high temperature of up to 1,400 degrees Celsius. is supplied to
열풍로 시스템(100)은 열풍로 내에 배치되는 연소부(110), 열풍로 내에 배치되는 열에너지 저장부(120, checker works), 및 열에너지 저장부(120)의 상부에 배치되는 열화학적 반응기(130)를 포함한다.The hot stove system 100 includes a combustion unit 110 disposed within the hot stove, a thermal energy storage unit 120 (checker works) disposed within the hot stove, and a thermochemical reactor 130 disposed on top of the thermal energy storage unit 120. ) includes.
연소부(110)는 고로가스(blast furnace gas, BFG) 또는 코크스 오븐 가스(Cokes Oven Gas, COG)와 공기를 연소하며, 연소부(110)에서 연료 가스와 연소 공기의 혼합 연소에 의해 발생된 고온의 연소 후 가스가 열에너지 저장부(120)로 이동한다. 이때, 고로가스는 고로(20)로부터 공급되며, 코크스 오븐 가스는 코크스 생성과정에서 공급될 수 있다. 아울러, 연소부(110)에서 발생된 고온의 연소 후 가스의 온도를 높이기 위해 열화학적 반응기(130)에서 발생하는 산소를 연소부(110)로 공급할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.The combustion unit 110 burns blast furnace gas (BFG) or coke oven gas (COG) and air, and the combustion unit 110 generates a mixture of fuel gas and combustion air. After high-temperature combustion, the gas moves to the thermal energy storage unit 120. At this time, blast furnace gas is supplied from the blast furnace 20, and coke oven gas can be supplied during the coke production process. In addition, in order to increase the temperature of the high-temperature post-combustion gas generated in the combustion unit 110, oxygen generated in the thermochemical reactor 130 may be supplied to the combustion unit 110, and a detailed description of this will be provided later.
열에너지 저장부(120)는, 도 4를 참조하면, 복수의 체커 벽돌(121)이 적층되어 구성될 수 있으며, 체커 벽돌(121)에 상하방향으로 천공된 복수의 관통홀(122)이 형성될 수 있다. 열풍로의 가열모드에서는 연소부(110)으로부터 공급된 고온의 연소된 가스가 체커 벽돌(121)의 관통홀(122)을 통과함에 따라 체커 벽돌(121)에 열이 축적되고, 열풍 생성 모드에서는 공기를 체커 벽돌(121)로 공급함에 따라 체커 벽돌(121)이 방열되어 공급된 공기의 가열되며, 가열된 공기를 고로(20)에 공급할 수 있다. 예시적으로, 상술한 체커 벽돌(121)은 실리카, 알루미나 등과 같은 내화재료로 만들어질 수 있으나, 이에 한하지는 않는다.Referring to FIG. 4, the thermal energy storage unit 120 may be composed of a plurality of checker bricks 121 stacked, and a plurality of through holes 122 drilled in the vertical direction may be formed in the checker bricks 121. You can. In the heating mode of the hot stove, heat is accumulated in the checker brick 121 as the high-temperature combusted gas supplied from the combustion unit 110 passes through the through hole 122 of the checker brick 121, and in the hot air generation mode, As air is supplied to the checker bricks 121, the checker bricks 121 radiate heat and the supplied air is heated, and the heated air can be supplied to the blast furnace 20. Illustratively, the above-described checker brick 121 may be made of a refractory material such as silica, alumina, etc., but is not limited thereto.
열에너지 저장부(120)는 가열 모드와 열풍 생성 모드를 반복적으로 진행하면서 체커 벽돌(121)에서 온도 변화가 이루어진다. 상세하게는, 가열 모드 후에는 열에너지 저장부(120)의 온도가 상대적으로 높아지고, 열풍 생성 모드 후에는 열에너지 저장부(120)의 온도가 상대적으로 낮아진다. 또한, 도 4를 참조하면, 체커 벽돌(121)의 상부온도는 가열 모드에서 시간이 지남에 따라 점차 증가하고, 열풍 생성 모드에서 시간이 지남에 따라 점차 감소할 수 있다. 이때, 두 모드동안 썹씨 1175도에서 1325도 사이에서 변화할 수 있으나, 이에 한하지는 않는다.The thermal energy storage unit 120 repeatedly operates in a heating mode and a hot air generation mode, thereby causing a temperature change in the checker brick 121. In detail, after the heating mode, the temperature of the thermal energy storage unit 120 becomes relatively high, and after the hot air generation mode, the temperature of the thermal energy storage unit 120 becomes relatively low. Additionally, referring to FIG. 4, the upper temperature of the checker brick 121 may gradually increase over time in the heating mode, and may gradually decrease over time in the hot air generation mode. At this time, the temperature may vary between 1175 and 1325 degrees Celsius during the two modes, but is not limited to this.
본 발명은 열에너지 저장부(120)의 상부에 열화학적 물분해기를 추가하여, 열풍로의 순환 작동으로 인해 자연적으로 발생하는 온도 변화를 수소 생산에 활용하여 새로운 수소 생산 방법을 제안한다.The present invention proposes a new hydrogen production method by adding a thermochemical water splitter to the upper part of the thermal energy storage unit 120 and utilizing the temperature change that naturally occurs due to the circular operation of the hot stove to produce hydrogen.
연소부(110)의 가열 모드에서는 열에너지 저장부(120)와 열화학적 반응기(130)를 가열하고, 가열에 따라 열화학적 반응기(130)에서는 환원 반응에 의해 산소가 발생한다. 상세하게는, 도 2를 참조하면, 연소부(110)에서 고로(20)로부터 공급받은 고로가스 또는 코크스 생성과정에서 생성된 코크스 오븐 가스와 공기를 연소하며, 연소부(110)에서 연소에 의해 발생된 고온의 연소 후 가스가 열에너지 저장부(120)로 이동된다. 이때, 열에너지 저장부(120)의 상부에 위치한 열화학적 반응기(130)가 가열되어 내부에서 환원 반응이 일어나 산소가 발생하게 된다. 이때, 발생된 산소는 튜브(131)의 타단에 연결된 산소 챔버(150)에 포집될 수 있다. 또한, 열에너지 저장부(120)로 이동된 고온의 연소 후 가스는 체커 벽돌(121)의 관통홀(122)을 통과하며, 이때 체커 벽돌(121)에 열이 축적될 수 있다.In the heating mode of the combustion unit 110, the thermal energy storage unit 120 and the thermochemical reactor 130 are heated, and oxygen is generated through a reduction reaction in the thermochemical reactor 130 according to heating. In detail, referring to FIG. 2, the combustion unit 110 burns the blast furnace gas supplied from the blast furnace 20 or the coke oven gas and air generated during the coke production process, and through combustion in the combustion unit 110 After the generated high temperature combustion gas is moved to the thermal energy storage unit 120. At this time, the thermochemical reactor 130 located at the top of the thermal energy storage unit 120 is heated, and a reduction reaction occurs inside to generate oxygen. At this time, the generated oxygen may be collected in the oxygen chamber 150 connected to the other end of the tube 131. In addition, the high temperature post-combustion gas moved to the thermal energy storage unit 120 passes through the through hole 122 of the checker brick 121, and at this time, heat may be accumulated in the checker brick 121.
공기를 열에너지 저장부(120)에 공급하여 열풍을 생성하는 모드에서는 공기를 열에너지 저장부(120)에 공급하여 열풍을 생성하고, 열에너지 저장부(120)와 열화학적 반응기(130)가 냉각되고, 냉각에 따라 열화학적 반응기(130)에서는 외부로부터 공급된 물(증기)과 금속 산화물이 반응하여 수소가 발생한다. 상세하게는, 도 3을 참조하면, 열에너지 저장부(120)의 하부로 공기가 공급되어, 공급된 공기가 열에너지 저장부(120)의 체커 벽돌(121)의 관통홀(122) 및 열화학적 반응기(130)를 통과하면서 공기가 가열되어 열풍이 형성될 수 있다. 이때, 열에너지 저장부(120)와 열화학적 반응기(130)가 냉각되며, 냉각에 따라 열화학적 반응기(130)에서 산화반응에 의해 수소가 발생할 수 있다. 발생된 수소는 튜브(131)의 타단에 연결된 수소 챔버(140)에 포집될 수 있다. 예시적으로, 상술한 산소 챔버(150) 또는 수소 챔버(140)는 튜브(131)의 타단과 연결되며, 체크 밸브에 의해 산소 챔버(150) 또는 수소 챔버(140)와 선택적으로 연결될 수 있으나, 이에 한하지는 않는다.In the mode in which hot air is generated by supplying air to the thermal energy storage unit 120, hot air is generated by supplying air to the thermal energy storage unit 120, and the thermal energy storage unit 120 and the thermochemical reactor 130 are cooled, As cooling occurs, water (steam) supplied from the outside reacts with metal oxide in the thermochemical reactor 130 to generate hydrogen. In detail, referring to FIG. 3, air is supplied to the lower part of the thermal energy storage unit 120, and the supplied air flows through the through hole 122 of the checker brick 121 of the thermal energy storage unit 120 and the thermochemical reactor. As the air passes through (130), it is heated and hot air may be formed. At this time, the thermal energy storage unit 120 and the thermochemical reactor 130 are cooled, and hydrogen may be generated through an oxidation reaction in the thermochemical reactor 130 as the cooling occurs. The generated hydrogen may be collected in the hydrogen chamber 140 connected to the other end of the tube 131. Illustratively, the above-described oxygen chamber 150 or hydrogen chamber 140 is connected to the other end of the tube 131, and may be selectively connected to the oxygen chamber 150 or hydrogen chamber 140 by a check valve. It is not limited to this.
또한, 본 발명은 수소 생산의 증가시키는데 도움이 되는 가열 모드와 열풍 모드의 온도 차이를 늘이기 위해 아래와 같이 두가지 방법을 적용할 수 있다.Additionally, the present invention can apply the following two methods to increase the temperature difference between the heating mode and the hot air mode, which helps increase hydrogen production.
첫번째로, 최고 온도를 높이기 위해 열화학적 반응기(130)에서 생성된 산소를 연소부(110)의 연소에 활용할 수 있다. 열풍로의 주연료인 고로가스(BFG)는 희석제를 많이 함유하고 있어 연소 후 온도가 상대적으로 낮다. 연소시 공기 대신 열화학적 반응기(130)에서 생성되는 순수한 산소를 이용하여 연소 후 온도를 높여 열에너지 저장부(120)의 최고 온도를 높일 수 있다. 특히, 열화학적 반응기(130)에서 생성되는 산소의 양이 충분하지 않는 경우, 일반적으로 제철소에서용철 정제용으로 구축해둔 공기 분리 장치에서 생성된 산소를 사용할 수도 있다.First, in order to increase the maximum temperature, oxygen generated in the thermochemical reactor 130 can be used for combustion in the combustion unit 110. Blast furnace gas (BFG), the main fuel of a hot stove, contains a lot of diluent, so the temperature after combustion is relatively low. The maximum temperature of the thermal energy storage unit 120 can be increased by increasing the temperature after combustion by using pure oxygen generated in the thermochemical reactor 130 instead of air during combustion. In particular, if the amount of oxygen generated in the thermochemical reactor 130 is not sufficient, oxygen generated in an air separation device generally built to purify molten iron in a steel mill may be used.
두번째로는, 최저 온도를 낮추기 위해 산화 반응 단계에서 열화학적 반응기(130)로 냉증기를 유입시킬 수 있다. 증기는 열화학적 반응기(130) 내부로 흐르기 때문에 금속 산화물을 직접 냉각시켜며, 이에 따라 최저 온도를 더 낮출 수 있는 효과가 있다.Second, cold steam can be introduced into the thermochemical reactor 130 in the oxidation reaction step to lower the minimum temperature. Since the steam flows inside the thermochemical reactor 130, it directly cools the metal oxide, which has the effect of further lowering the minimum temperature.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열화학적 반응기(130)에 대해서 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 5 to 8, a thermochemical reactor 130 according to an embodiment of the present invention will be described.
열화학적 반응기(130)는 열에너지 저장부(120)의 열원 또는 공기 흐름방향과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 튜브(131)를 포함할 수 있다. 또한, 튜브(131)는 내부에 금속 산화물로 채워질 수 있다.The thermochemical reactor 130 may include a plurality of tubes 131 disposed in a direction crossing the heat source or air flow direction of the thermal energy storage unit 120. Additionally, the tube 131 may be filled with metal oxide.
도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 열화학적 반응기(130)의 튜브(131)는 외부에 열풍이 공급되어 냉각될 경우, 외부로부터 공급된 물(증기)과 금속 산화물이 반응하여 수소가 발생하며, 외부에 연소후 가스가 공급되어 가열될 경우, 금속 산화물이 반응하여 산소가 발생된다.Referring to Figures 5 (a) and (b), when the tube 131 of the thermochemical reactor 130 is cooled by supplying hot air to the outside, the water (steam) supplied from the outside reacts with the metal oxide. Hydrogen is generated, and when post-combustion gas is supplied to the outside and heated, metal oxides react and oxygen is generated.
또한, 열화학적 반응기(130)는 복수의 튜브(131)를 서로 구분되는 층의 형태로 포함하는 복수의 튜브 층(TL1, TL2, TL3)을 포함하고, 각 튜브 층(TL1, TL2, TL3)은 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 다시 말해, 열화학적 반응기(130)는 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 튜브(131)가 서로 나란하게 배열된 하나의 튜브 층(TL1)만 포함할 수 있으나, 이에 한하지 않고, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 튜브 층(TL2, TL3)이 서로 적층되도록 구성될 수 있다. 이때, 각 튜브 층(TL1, TL2, TL3)은 서로 엇갈리게 배치되어, 연소가스가 원활히 흐르도록 하여 유로를 완전히 막지 않도록 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the thermochemical reactor 130 includes a plurality of tube layers (TL1, TL2, TL3) including a plurality of tubes 131 in the form of distinct layers, and each tube layer (TL1, TL2, TL3) can be arranged staggered with each other. In other words, the thermochemical reactor 130 may include only one tube layer TL1 in which a plurality of tubes 131 are arranged side by side as shown in FIG. 6, but is not limited to this, and is not limited to FIG. 7 and As shown in FIG. 8, two or more tube layers TL2 and TL3 may be configured to be stacked on each other. At this time, it is preferable that each tube layer (TL1, TL2, TL3) is arranged to be staggered so that combustion gas flows smoothly and does not completely block the flow path.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 시스템(100)을 이용한 수소 생산 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 9, a method for producing hydrogen using the hot stove system 100 according to an embodiment of the present invention will be described.
단계(S110)에서는, 연소부(110)의 동작을 통해, 열에너지 저장부(120) 일측 방향에서 열에너지 저장부(120)와 열화학적 반응기(130)를 가열한다. 이때, 가열하는 단계에서는 열화학적 반응기(130)에서 환원 반응에 의해 산소가 발생한다.In step S110, the thermal energy storage unit 120 and the thermochemical reactor 130 are heated in one direction of the thermal energy storage unit 120 through the operation of the combustion unit 110. At this time, in the heating step, oxygen is generated through a reduction reaction in the thermochemical reactor 130.
단계(S120)에서는, 연소부(110)의 동작을 멈추고, 공기를 열에너지 저장부(120) 타측 방향에서 공급하여 열풍을 생성한다. 이때, 열풍을 생성하는 단계에서는 열화학적 반응기(130)로 물이 공급되어 물과 금속 산화물이 반응하여 금속 산화물에서 산화 반응이 일어나고, 이에 따라 수소가 발생한다.In step S120, the operation of the combustion unit 110 is stopped, and air is supplied from the other side of the heat energy storage unit 120 to generate hot air. At this time, in the step of generating hot air, water is supplied to the thermochemical reactor 130, and water and metal oxide react, causing an oxidation reaction in the metal oxide, thereby generating hydrogen.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.The description of the present application described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present application can be easily modified into other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present application. .
100 : 열풍로 시스템
20 : 고로
110 : 연소부
120 : 열에너지 저장부
121 : 체커 벽돌
122 : 관통홀
130 : 열화학적 반응기
131 : 튜브
TL1~TL3 : 튜브 층
140 : 산소 챔버
150 : 수소 챔버100: hot stove system 20: blast furnace
110: Combustion unit
120: thermal energy storage unit 121: checker brick
122: Through hole
130: thermochemical reactor 131: tube
TL1~TL3: Tube layer
140: oxygen chamber
150: hydrogen chamber
Claims (12)
상기 열풍로 내에 배치되는 연소부;
상기 열풍로 내에 배치되는 열에너지 저장부(checker works); 및
상기 열에너지 저장부의 상부에 배치되는 열화학적 반응기를 포함하되,
상기 열풍로의 가열모드에서는 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기를 가열하고, 상기 가열에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 환원 반응에 의해 산소가 발생하고,
공기를 상기 열에너지 저장부에 공급하여 열풍을 생성하는 모드에서는 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기가 냉각되고, 상기 냉각에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 산화 반응에 의해 수소가 발생하는 것인, 열풍로 시스템.In a hot stove system for hydrogen production using a thermochemical redox cycle,
a combustion unit disposed within the hot stove;
A thermal energy storage unit (checker works) disposed within the hot stove; and
It includes a thermochemical reactor disposed on top of the thermal energy storage unit,
In the heating mode of the hot stove, the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor are heated, and oxygen is generated in the thermochemical reactor through a reduction reaction according to the heating,
In the mode of generating hot air by supplying air to the thermal energy storage unit, the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor are cooled, and hydrogen is generated through an oxidation reaction in the thermochemical reactor according to the cooling. .
상기 열화학적 반응기는 상기 열에너지 저장부의 열원 또는 공기 흐름방향과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 튜브를 포함하는 것인, 열풍로 시스템.According to claim 1,
The thermochemical reactor is a hot stove system comprising a plurality of tubes arranged in a direction intersecting the heat source or air flow direction of the thermal energy storage unit.
상기 열화학적 반응기는 상기 복수의 튜브를 서로 구분되는 층의 형태로 복수의 튜브 층을 포함하고, 각 튜브 층은 서로 엇갈리게 배치된 것인, 열풍로 시스템.According to claim 2,
The thermochemical reactor includes a plurality of tube layers in the form of separate layers, and each tube layer is arranged to be staggered.
상기 튜브의 일단에서는 물이 공급되고, 상기 튜브의 타단에는 산소 또는 수소가 생성되며,
상기 튜브의 타단에는 상기 산소를 포집하는 산소 챔버와 상기 수소를 포집하는 수소 챔버가 결합되는 것인, 열풍로 시스템.The method of claim 1 or 2,
Water is supplied to one end of the tube, and oxygen or hydrogen is generated to the other end of the tube,
A hot stove system in which an oxygen chamber for collecting the oxygen and a hydrogen chamber for collecting the hydrogen are combined at the other end of the tube.
상기 열풍로의 가열모드에서 열화학적 반응기에서 생성된 산소를 상기 연소부로 공급하는 것인, 열풍로 시스템.According to claim 1,
A hot stove system that supplies oxygen generated in a thermochemical reactor to the combustion unit in the heating mode of the hot stove.
상기 공기를 상기 열에너지 저장부에 공급하여 열풍을 생성하는 모드에서는 열화학적 반응기로 냉증기를 유입시키는 것인, 열풍로 시스템.According to claim 1,
In the mode of generating hot air by supplying the air to the heat energy storage unit, cold steam is introduced into the thermochemical reactor.
상기 열풍로 시스템은 연소부, 열에너지 저장부(checkker works); 및 상기 열에너지 저장부의 상부에 배치되는 열화학적 반응기를 포함하고,
상기 연소부의 동작을 통해, 상기 열에너지 저장부 일측 방향에서 상기 열에너지 저장부와 열화학적 반응기를 가열하는 단계; 및
상기 연소부의 동작을 멈추고, 공기를 상기 열에너지 저장부 타측 방향에서 공급하여 열풍을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 가열하는 단계에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 환원 반응에 의해 산소가 발생하고,
상기 열풍을 생성하는 단계에 따라 상기 열화학적 반응기에서는 산화 반응에 의해 수소가 발생하는 것인, 열풍로 시스템을 이용한 수소 생산 방법.In the hydrogen production method using a hot stove system,
The hot stove system includes a combustion unit, a heat energy storage unit (checker works); And a thermochemical reactor disposed on top of the heat energy storage unit,
heating the thermal energy storage unit and the thermochemical reactor in one direction of the thermal energy storage unit through operation of the combustion unit; and
Stopping the operation of the combustion unit and supplying air from the other side of the heat energy storage unit to generate hot air,
According to the heating step, oxygen is generated through a reduction reaction in the thermochemical reactor,
A method of producing hydrogen using a hot air stove system, in which hydrogen is generated by an oxidation reaction in the thermochemical reactor according to the step of generating the hot air.
상기 열화학적 반응기는 상기 열에너지 저장부의 열원 또는 공기 흐름방향과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 튜브를 포함하는 것인, 열풍로 시스템을 이용한 수소 생산 방법.According to claim 7,
The thermochemical reactor is a method of producing hydrogen using a hot stove system, wherein the thermochemical reactor includes a plurality of tubes arranged in a direction intersecting the heat source or air flow direction of the thermal energy storage unit.
상기 열화학적 반응기는 상기 복수의 튜브를 서로 구분되는 층의 형태로 복수의 튜브 층을 포함하고, 각 튜브 층은 서로 엇갈리게 배치된 것인, 열풍로 시스템을 이용한 수소 생산 방법.According to claim 8,
The thermochemical reactor includes a plurality of tube layers in the form of separate layers, and each tube layer is arranged to be staggered.
상기 튜브의 일단에서는 물이 공급되고, 상기 튜브의 타단에는 산소 또는 수소가 생성되며,
상기 튜브의 타단에는 상기 산소를 포집하는 산소 챔버와 상기 수소를 포집하는 수조 챔버가 결합되는 것인, 열풍로 시스템을 이용한 수소 생산 방법.According to claim 8 or 9,
Water is supplied to one end of the tube, and oxygen or hydrogen is generated to the other end of the tube,
A method of producing hydrogen using a hot stove system, wherein an oxygen chamber for collecting the oxygen and a water tank chamber for collecting the hydrogen are combined at the other end of the tube.
상기 가열하는 단계에서 열화학적 반응기에서 생성된 산소를 상기 연소부로 공급하는 것인, 열풍로 시스템.According to claim 7,
A hot stove system that supplies oxygen generated in the thermochemical reactor in the heating step to the combustion unit.
상기 열풍을 생산하는 단계에서 상기 공기를 상기 열에너지 저장부에 공급하여 열풍을 생성하는 모드에서는 열화학적 반응기로 냉증기를 유입시키는 것인, 열풍로 시스템.According to claim 7,
In the hot air producing step, the air is supplied to the thermal energy storage unit, and in the hot air generating mode, cold steam is introduced into the thermochemical reactor.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220046257A KR20230147350A (en) | 2022-04-14 | 2022-04-14 | Hot blast stove system combined with thermochemical redox cycel for producing hydrogen |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0223134A (en) | 1988-07-08 | 1990-01-25 | Canon Inc | Sheet delivery equipment |
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- 2022-04-14 KR KR1020220046257A patent/KR20230147350A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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