산소투과성 세라믹 막에 의한 액체연료에서 수소 제조

전문가 제언

○ 전 세계 전력생산의 약 60%는 석탄 화력발전으로 전력을 생산하고 있으나 온실가스 배출 등 환경문제를 안고 있다. 그 대안으로 석탄가스화 복합발전(IGCC)과 순 산소연소(Oxyfuel) 등 산소를 이용한 고효율, 친환경 화력발전이 주목을 받고 있다. 국내에서도 2012년 이후 수명이 다하는 화력 발전소를 IGCC로 대체해 나가고 있다.

 

○ 기존의 산소분리 방법은 끓는점의 차이로 공기에서 산소를 분리하는 심랭분리법이 있으나 분리 시 대규모 시설과 공기를 압축하는 과정에서 많은 전력을 필요로 하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 세라믹 산소 분리막의 개발이 필요하게 되었다.

 

○ 본고에서는 산화물 이온전도성과 전자전도성을 갖는 페로브스카이트형 산화물인 BSCF계 산소투과막을 사용하여 dodecane의 개질특성을 연구하였다. 건조조건에서 도데칸 개질에서는 최대 20sccm？cm-2의 산소투과량이 얻어졌고 수증기를 동반하는 경우에도 건조조건과 비슷한 결과를 얻었고 700℃ 이상에서는 탄소석출을 피할 수 있었다. 따라서 도데칸으로부터 H2, CO를 주성분으로 하는 합성가스를 얻는 안정한 개질반응이 이루어졌으나 40% 정도인 전환율을 높이기 위한 개질기의 구조개량 및 열역학적 논의가 더 필요하다고 생각한다.

 

○ 국내 전남대학에서도 2010년경부터 bilayer 형태로 제조한 La2NiO4+δ를 이용하여 낮은 산소분압에서 열역학적 안정성을 향상시키고 동시에 우수한 산소투과성을 확보함으로써 수소생산을 극대화시키는 방법을 연구하여 900℃에서 최대 0.13㎤/min？㎠의 수소생산결과를 얻었다. 또 한국에너지기술연구원에서는 안정적으로 산소이온을 전달하는 CeO2와 전자를 전달하는 페로브스카이트를 혼합한 복합체 산소 분리막을 2014년 개발하였다.

 

○ 산소와 수소는 동전의 양면과 같아 산소투과막을 사용하면 수소의 생성공정과 분리정재공정을 일체화시킬 수 있어 청정에너지인 수소를 이용한 환경 저부하형 에너지 시스템개발에 큰 도움이 될 것이다.

저자

Hitoshi Takamura

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

50(4)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

293~297

분석자

김*호

분석물

• 산소투과성 세라믹 막에 의한 액체연료에서 수소 제조.pdf [528,993 byte]

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