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세 반응기 화학루핑 수소 생산 공정

전문가 제언: ○ 본문에서 취급한 기본 원리는 새로운 것이 아니며 “적열하는 철에 의한 수증기 분해”로 High School Chemistry에 실험실적 수소 제법의 하나로 오래 전부터 소개된 것이다. 그러나 이것을 실제로 공업에 적용하자면 이렇게 복잡해진다. 즉 산화철을 어떻게 열을 가하여 적열시키는가는 기술적으로 그리 쉬운 일이 아니기 때문이다.

○ 산화철을 매개로 연료(천연가스 등 기체연료)를 간접적으로 연소시켜 높은 CO2 농도의 흐름을 얻으려는 기도는 발전소에서 발생하는 CO2의 회수가 지구 온난화에 대응 방법으로 대두되자 연구되기 시작하였다. 기존의 아민 등의 CO2 흡수제가 천연가스 개질 등의 CO2 농후 배기가스에서 이미 오랫동안 사용되어 왔으나 발전소 배기가스 같이 공기 중 질소의 유입으로 말미암아 그 농도가 낮은 곳에서는 기술적인 확신이 없었기 때문이다.

○ 본문에서와 같이 산화철 등의 산소 매질을 이용한 연료의 간접 연소로 수소 제조는 몇 가지 장점이 있다. 우선 본문의 의도인 높은 농도의 CO2 라인의 배기가스를 얻을 수 있어 CO2 회수 저장의 효율을 높인다. 그 밖에도 산화제로 공기를 이용할 수 있음으로 순수한 산소를 얻기 위한 에너지 집약적인 공기 분리공장이 불필요하다. 따라서 투자비가 절감되고 에너지 효율이 높아진다.

○ 그러나 기술적으로 아직 해결하지 못한 어려운 점도 있다. 화학반응의 루프를 이용한 수소 생산 사이클은 열의 흐름과 물질의 흐름이 일치되지 않아 열 교환을 포함한 열관리가 매우 어렵다. 본문에서는 열의 흐름과 산화철의 이동이 우연히 일치되나[AR(발열반응)→FR(흡열반응)→SR(발열반응)→다시 AR] 그래도 적절한 온도의 유지는 기술적으로 매우 어려우리라 생각된다.

○ 그 밖에도 고온의 산화철 펠릿을 어느 단계에서 Pneumatical 또는 기계적으로 운송 하는 문제와 펠릿에서 생성된 미세먼지가 특히 터빈을 사용하는 경우 고속으로 회전하는 블레이드를 마모하는 문제는 아직 기술적으로 완전히 해결되지 않은 것으로 알고 있다.

저자: Paolo Chiesa, Giovanni Lozza, Alberto Malandrino, Matteo Romano, Vincenzo Piccolo
자료유형: 학술정보