| 초록 |
원격 통신 기지국 및 데이터 센터의 비상용 백업 전원으로 사용되고 있는 납축전지 및 디젤발전기를 대체하기 위한 백업전원용 고분자 연료전지의 개발이 활발하다. 메탄올 개질기는 저장이 용이한 메탄올 연료를 수소가 풍부한 개질가스로 고효율 전환하여 연료전지에 공급할 수 있다. 개질가스 내 CO가 10 ppm 이하로 제거되어야 고분자연료전지 전극 촉매의 열화를 방지 할 수 있으므로 CO 제거장치가 포함된 반응기 설계가 필요하다. 본 연구에서는 연료 증발부, 연소부, 수증기 개질부, CO 제거부로 구성된 1 kW급 메탄올 개질기를 설계하였고 빠른 기동을 위해 전기 예열기를 이용하였다. 개발된 반응 시스템은 개질 원료 혼합비 S/C = 1.1 및 개질부 연료 공급량 15.6 g/min 조건에서 연소부에 공급되는 연료량을 조절하여 수증기 개질 촉매층이 180~250 ℃ 내외로 유지 되게 운전하였으며 후단에 배치한 선택적 메탄화 촉매층에서 CO를 제거 하였다. GC와 NDIR 가스 분석기를 사용해서 생산 가스를 분석하였으며 최적 조건에서 생산 가스의 조성은 H2 71.1%, CO2 24.6%, CH4 4.0, N2 0.3%였다. CO는 8.7 ppm 까지 저감하였다. 해당 운전 조건에서 수소생산량은 1.06 Nm3/h, 개질 효율은 79%(LHV)로 계산 되었다. 예열기를 이용한 온열 대기상태에서 시동시간은 60분 내외였다. 향후 최적 시동방법 구축 및 운전 변수 조절로 시동시간 단축을 위한 연구를 진행할 계획이다. |
