| 초록 |
연료개질기는 연료전지 스택에 고농도 수소를 효율적으로 공급하기 위한 미니 수소 생산 유닛으로서 탈황-수증기개질반응(SMR)-수성가스전이반응(WGS)-선택적 CO 산화반응(PrOx) 공정 조합으로 구성된다. 컴팩트/고효율 연료개질 시스템 설계를 위해서는 강한 흡열반응인 SMR과 발열반응인 WGS와 PrOx 반응의 반응열을 내부적으로 통합 제어할 수 있도록 구성되어야 한다. 그런데 기존 화학공정과 마찬가지로 연료개질기의 각 단위공정은 세라믹 펠릿 촉매가 충진된 고정층 촉매 반응기가 주로 사용되는데, 펠릿 촉매의 낮은 열 및 물질 전달 특성으로 인해 촉매의 이용 효율이 낮은 문제점이 있다. 이를 보상하기 위한 과량의 촉매 사용으로 반응기 부피가 증가하게 되고 압력 손실 및 느린 응답특성 등의 문제점이 야기된다. 따라서, 본 연구에서는 반응기 체적당 높은 기하학적 표면적(compacity)을 제공하고, 단위 부피당 열전달 속도(intensification)를 제고시킬 수 있는 금속 구조체 촉매를 연료개질기에 적용하였다. Ru/Al2O3 촉매가 코팅된 ruffled fin 형태의 금속 구조체 촉매를 5kW급 KIER 연료개질기의 SMR 반응부에 적용한 결과, 기존 상용 펠릿 촉매대비 활성금속인 Ru을 1/10 수준만 사용하고도 동일한 성능구현이 가능하였다. 뿐만 아니라, 연료개질기는 1,000시간 동안 안정성 평가를 통해 촉매층의 온도 및 개질가스의 조성 변화 없이 안정한 성능을 나타내었다. |
