KR100739825B1 - Multiple Stage Catalytic Reactor for Decomposition of Hydrogen Peroxide - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 액체 과산화수소를 분사하는 스프레이; 상온에서 액체 과산화수소 분해반응을 수행하고 액체 과산화수소를 기화시키는 상온 과산화수소 분해 촉매층을 포함하는 과산화수소 기화실; 고온에서 기체 과산화수소의 분해반응을 수행하고 녹는점 온도가 과산화수소 분해온도보다 높은 고온 과산화수소 분해 촉매층을 포함하는 과산화수소 분해실; 및 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기를 제공한다. 본 발명에 의한 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기를 사용하면, 상온의 고농도의 과산화수소를 분해 반응시키는 것이 가능하여, 간이한 시스템으로부터 고온, 고압의 산소 및 수증기를 얻을 수 있다. The present invention, a spray for spraying liquid hydrogen peroxide; A hydrogen peroxide vaporization chamber comprising a normal temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer for performing a liquid hydrogen peroxide decomposition reaction at room temperature and vaporizing liquid hydrogen peroxide; A hydrogen peroxide decomposition chamber including a high temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer which conducts a decomposition reaction of gaseous hydrogen peroxide at a high temperature and has a melting point temperature higher than the hydrogen peroxide decomposition temperature; And a nozzle; to provide a hydrogen peroxide decomposition reactor having a multiple catalyst layer. By using the hydrogen peroxide decomposition reactor having a multi-catalyst layer according to the present invention, it is possible to decompose and react a high concentration of hydrogen peroxide at room temperature, and high-temperature, high-pressure oxygen and steam can be obtained from a simple system.
과산화수소, 분해반응기, 촉매 Hydrogen Peroxide, Decomposition Reactor, Catalyst
Description
도 1은 본 발명에 따른 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기의 단면도1 is a cross-sectional view of a hydrogen peroxide decomposition reactor having multiple catalyst layers according to the present invention.
도 2는 은, 백금, LSC 및 망간 계열 촉매의 하나인 K2MnO4 촉매에 대하여 상온에서 과산화수소 분해 반응의 반응도를 실험한 결과를 도시한 그래프2 is a graph showing the results of experiments on the reaction of hydrogen peroxide decomposition at room temperature with respect to silver, platinum, LSC and manganese-based catalysts K 2 MnO 4 catalyst;
100 : 과산화수소 분해반응기100: hydrogen peroxide decomposition reactor
10 : 스프레이10: spray
20 : 과산화수소 기화 반응실20: hydrogen peroxide vaporization reaction chamber
30 : 과산화수소 분해 반응실30: hydrogen peroxide decomposition reaction chamber
40 : 노즐40: nozzle
본 발명은 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기에 대한 것이고, 보다 상세하게는 전단부에 상온 과산화수소 분해 촉매층을 가지고 후단부에 고온 과산화수소 분해 촉매층을 갖는 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기에 대한 것이 다.The present invention relates to a hydrogen peroxide decomposition reactor having a multiple catalyst layer, and more particularly, to a hydrogen peroxide decomposition reactor having a multi-catalyst layer having a normal temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer at the front end and a high temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer at the rear end.
고농도 과산화수소의 분해 반응은 고온, 고압의 가스를 생성하는 점에서 그 특성이 연소 반응과 유사하다. 추진제로서 과산화수소를 이용하는 것은 이차세계대전시 처음 시작되었다. 과산화수소를 추진제로 사용하는 것은 추진 장치의 설계와 취급이 간단한 장점이 있어서, 고공에서 비행기의 추력을 증가시키는 이원 추진제 시스템과 RCS(Reaction Control System) 등에 사용되기 위하여 연구되었다. 그러나, 하이드라진(Hydrazine)과 같은 연료로 대체되면서 널리 사용되지는 못하였다. 하지만 최근에는, 과산화수소의 분해반응의 생성물은 물 및 산소로 환경 문제를 유발하지 않으므로 기존의 하이드라진과 같은 연료를 대체하기 위하여 재조명되고 있다. 현재 90 % 이상의 과산화수소 수용액은 산화제, 마이크로 추력기의 추진제 등의 분야에서 사용되고 있다.The decomposition reaction of high concentration hydrogen peroxide has similar characteristics to the combustion reaction in that it generates gas at high temperature and high pressure. The use of hydrogen peroxide as a propellant first began during the Second World War. The use of hydrogen peroxide as a propellant has the advantages of simple design and handling of propulsion devices, and has been studied for use in binary propellant systems and reaction control systems (RCS) that increase the thrust of an airplane at high altitudes. However, it has not been widely used as a substitute for fuel such as hydrazine. Recently, however, the products of the decomposition reaction of hydrogen peroxide do not cause environmental problems with water and oxygen, and have been re-examined to replace conventional fuels such as hydrazine. Currently, more than 90% of hydrogen peroxide aqueous solution is used in the field of oxidizing agent, propellant of micro thruster.
과산화수소 분해 반응의 이용 방법은 그 목적에 따라 다양하다. 본 발명은 이 중 촉매를 이용한 분해 반응에 대한 것이다. 과산화수소 분해 촉매를 이용한 장치는 이차세계대전시 최초로 개발되었으며, MIMnO4(과망간산염, MI은 1가 금속)가 촉매로 사용되었다. 이후로는 은-팔라듐 합금, 바륨-망간 산화물, 니켈-망간 합금 등에 대한 연구가 진행되었고, 현재는 은이 가장 널리 쓰이고 있다.The method of using the hydrogen peroxide decomposition reaction varies depending on the purpose. The present invention relates to a decomposition reaction using a double catalyst. The device using the hydrogen peroxide decomposition catalyst was first developed in World War II , and M I MnO 4 (permanganate, M I is a monovalent metal) was used as a catalyst. Since then, research has been conducted on silver-palladium alloys, barium-manganese oxides, nickel-manganese alloys, and now silver is most widely used.
과산화수소 분해 반응에서 촉매를 이용하는 방법은 이용 형태에 따라 액체-액체형(liquid-liquid type), 구슬 촉매판형(pellet catalyst bed type) 및 스크린 촉매판형(screen catalyst bed type)으로 분류된다. The method of using a catalyst in the hydrogen peroxide decomposition reaction is classified into a liquid-liquid type, a pellet catalyst bed type, and a screen catalyst bed type according to the use type.
액체-액체형 방식은 과산화수소와 액상 촉매를 동시에 분사하는 반응시키는 방식이다. 이러한 방식은 수분에 의해 효율이 저하되는 점, 공급관을 두 개 설치하여 간결하지 아니한 점 등의 단점이 있다.The liquid-liquid type is a method in which hydrogen peroxide and a liquid catalyst are sprayed at the same time. This method has the disadvantages such as the efficiency is lowered by the moisture, it is not concise by installing two supply pipes.
구슬 촉매판형 방식은 덩어리진 고체 촉매에 과산화수소를 분사하여 반응시키는 방식이다. 이러한 방식은 과산화수소와 촉매의 접촉 면적이 작아 순간적으로 완전 반응이 일어나지는 않지만 지속적인 접촉으로 인해 완전 반응이 가능하다. 따라서 장치가 다소 크게 되는 단점이 있다. 또한 촉매 구슬 지지체의 열에 의한 파손 우려가 있다.Bead catalyst plate type is a method of reacting by injecting hydrogen peroxide to the agglomerated solid catalyst. In this method, the contact area between hydrogen peroxide and the catalyst is small, so that a complete reaction does not occur instantaneously, but a complete reaction is possible due to continuous contact. Therefore, there is a disadvantage that the device is somewhat large. In addition, there is a risk of breakage due to heat of the catalyst bead support.
스크린 촉매판형 방식은 현재 일반적으로 사용되는 방식이며, 와이어가 직조된 스크린을 적층하여 고압으로 압축시킨 판을 촉매판으로 사용하는 방식이다. 구슬 촉매판형 방식에 비하여 부피를 50% 이상 줄일 수 있고, 진동이나 분해 반응에 대하여 내구성이 좋다. 와이어는 순은 또는 은도금이 주로 사용된다.The screen catalyst plate type is a method currently commonly used, and is a method in which a wire-compressed screen is laminated and pressed at high pressure as a catalyst plate. Compared with the bead catalyst plate type, the volume can be reduced by 50% or more, and the vibration and decomposition reactions are durable. The wire is mainly sterling silver or silver plating.
그러나 이러한 은 와이어 스크린은 98 %wt 이상의 과산화수소를 사용하는 경우, 과산화수소의 분해 온도가 촉매의 녹는점보다 높아서 이용이 제한되는 단점이 있다. 이에 권혁모 등은 “A Study of Catalytic Decomposition for Hydrogen Peroxide Gas Generator, KAIST 석사학위 논문, 2005”에서 희티탄석(Perovskite) 계열의 La0.8Sr0.2CoO3(LSC) 촉매를 이용하고자 하였다. 그러나 LSC는 고온에 견딜 수 있는 장점이 있지만 낮은 분해 효율을 가지고 상온에서의 시동(cold-start)이 어렵다는 단점을 가진다.However, such silver wire screen has a disadvantage in that the use of hydrogen peroxide of 98% wt or more is limited because the decomposition temperature of hydrogen peroxide is higher than the melting point of the catalyst. Kwon Hyuk-mo et al. Attempted to use a La 0.8 Sr 0.2 CoO 3 (LSC) catalyst based on Perovskite in “A Study of Catalytic Decomposition for Hydrogen Peroxide Gas Generator, KAIST Master Thesis, 2005”. However, LSC has the advantage of being able to withstand high temperatures but has the disadvantage of having low decomposition efficiency and difficult cold-start at room temperature.
또한, 은 스크린 역시 시동을 위해서는 예열이 필요하다. 그러므로, 상온에서 시동을 위해 은이 아닌 다른 재료의 촉매를 사용하는 것이 필요하다.The silver screen also needs to be warmed up to start up. Therefore, it is necessary to use catalysts of materials other than silver for starting at room temperature.
본 발명은 기존의 촉매가 고농도 과산화수소의 분해 반응 온도를 견디지 못하고, 고온에서 견딜 수 있는 LSC 촉매는 낮은 효율과 상온에서의 반응 시작이 어렵다는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. 그리하여 본 발명은 상온 과산화수소 분해 촉매층 및 고온 과산화수소 분해 촉매층으로 구성된 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problem that the conventional catalyst does not withstand the decomposition reaction temperature of the high concentration of hydrogen peroxide, and the LSC catalyst that can withstand the high temperature is difficult to start the reaction at low efficiency and room temperature. Therefore, an object of the present invention is to provide a hydrogen peroxide decomposition reactor having a multiple catalyst layer composed of a room temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer and a high temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer.
전술한 목적을 성취하기 위하여 본 발명은, 액체 과산화수소를 분사하는 스프레이; 상온에서 액체 과산화수소 분해반응을 수행하고 액체 과산화수소를 기화시키는 상온 과산화수소 분해 촉매층을 포함하는 과산화수소 기화실; 고온에서 기체 과산화수소의 분해반응을 수행하고 녹는점 온도가 과산화수소 분해온도보다 높은 고온 과산화수소 분해 촉매층을 포함하는 과산화수소 분해실; 및 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기를 제공한다.The present invention to achieve the above object, a spray for injecting liquid hydrogen peroxide; A hydrogen peroxide vaporization chamber comprising a normal temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer for performing a liquid hydrogen peroxide decomposition reaction at room temperature and vaporizing liquid hydrogen peroxide; A hydrogen peroxide decomposition chamber including a high temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer which conducts a decomposition reaction of gaseous hydrogen peroxide at a high temperature and has a melting point temperature higher than the hydrogen peroxide decomposition temperature; And a nozzle; to provide a hydrogen peroxide decomposition reactor having a multiple catalyst layer.
상기 상온 과산화수소 분해 촉매층 및 상기 고온 과산화수소 분해 촉매층은 스크린 촉매판형, 세라믹 허니컴형, 알루미나 비드형 또는 글래스 비드형인 것이 바람직하다.The room temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer and the high temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer is preferably a screen catalyst plate type, ceramic honeycomb type, alumina bead type or glass bead type.
상기 고온 과산화수소 분해 촉매층은 녹는점이 900 ℃ 이상으로, La0.8Sr0.2CoO3(LSC) 촉매층인 것이 바람직하다.The high temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer has a melting point of 900 ° C. or higher and preferably a La 0.8 Sr 0.2 CoO 3 (LSC) catalyst layer.
상기 상온 과산화수소 분해 촉매층은 은, 백금 또는 망간 계열 촉매가 사용될 수 있고, 바람직하게는 망간 계열 촉매인 K2MnO4 또는 K2MnO4/Al2O3 촉매층이 사용될 수 있다. K2MnO4/Al2O3 촉매층은 알루미나 졸-겔법에 의하여 합성될 수 있다. 또한, 본 명세서를 일관하여 달리 기재한 바가 없는 한, 상온은 10℃ 온도를 의미하며, 고온은 900℃ 이상의 온도를 의미하는 것이다.Silver, platinum or manganese-based catalyst may be used as the room temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer, preferably K 2 MnO 4 or K 2 MnO 4 / Al 2 O 3 catalyst layer which is a manganese-based catalyst may be used. The K 2 MnO 4 / Al 2 O 3 catalyst layer can be synthesized by an alumina sol-gel method. In addition, unless otherwise consistently described in the present specification, room temperature means a temperature of 10 ℃, high temperature means a temperature of 900 ℃ or more.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 과산화수소 분해반응기(100)를 도시한다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 과산화수소 분해반응기(100)는 과산화수소를 분사하기 위한 스프레이(10), 분사된 과산화수소를 기화시키기 위한 기화 반응실(20), 기화된 과산화수소를 촉매로 분해시키기 위한 분해 반응실(30) 및 분해된 고온, 고압의 수증기 및 산소를 외부로 분사하기 위한 노즐(40)로 구성된다.1 shows a hydrogen
고농도 과산화수소는 액체 상태로 과산화수소 탱크(미도시)에 저장된다. 탱크에 저장된 고농도 과산화수소는 소정의 공급률로 공급관(미도시)을 통하여 과산화수소 분해반응기(100)의 스프레이(10)로 공급된다. 스프레이(10)는 공급된 고농도 과산화수소를 기화 반응실(20)로 분사한다. 분사된 과산화수소는 기화 반응실(20)에서 액체 상태에서 기체 상태로 기화되며, 기화를 위한 촉매가 사용된다. 기화된 과산화수소는 분해 반응실(30)에서 과산화수소 분해 촉매에 의하여 완전하게 수증기와 산소로 분해되며 열을 방출한다. 분해 반응실(30)에서 생성된 고온, 고압의 수증기 및 산소는 노즐(40)을 통하여 분사된다.The high concentration of hydrogen peroxide is stored in a hydrogen peroxide tank (not shown) in the liquid state. The high concentration of hydrogen peroxide stored in the tank is supplied to the
이하에서 본 발명에 따른 과산화수소 분해반응기(100)의 기화 반응실(20) 및 분해 반응실(30)을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the
과산화수소(H2O2)의 분해 반응은 촉매와 접촉하여 반응식 1과 같다.The decomposition reaction of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is shown in Scheme 1 in contact with the catalyst.
반응식 1의 분해 반응은 100 % 과산화수소일 경우 2884.47 kJ/kg의 열이 나오는 발열 반응이며, 이러한 열에 의하여 고온의 수증기와 산소가 생성된다. 이러한 고온의 수증기와 산소는 추진력을 얻기 위하여 사용될 수 있다.The decomposition reaction of Scheme 1 is an exothermic reaction that generates 2884.47 kJ / kg of heat when 100% hydrogen peroxide is produced, and hot water and oxygen are generated by this heat. Such hot steam and oxygen can be used to obtain propulsion.
일반적으로 화학 반응의 속도는 화학 반응물의 활성화 에너지(E), 온도(T), 압력(P) 및 농도([H2O2]) 등의 요인에 의하여 영향을 받으며 과산화수소의 분해 반응의 속도는 반응식 2와 같이 표현된다.In general, the rate of chemical reaction is influenced by factors such as activation energy (E), temperature (T), pressure (P) and concentration ([H 2 O 2 ]) of chemical reactants. It is expressed as in
반응식 2에서 A는 상수이고, R은 기체 상수이다. 촉매는 화학 반응에 참여하여 자신은 변화하지 않으면서 화학 반응에서 활성화 에너지(E)를 증가 또는 감소시키는 물질을 의미한다. 활성화 에너지(E)는 화학 반응의 진행에 대한 저항이라고도 볼 수 있으며, 과산화수소의 분해 반응에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 촉매의 성능이라고 할 것이다. 현재까지 과산화수소의 분해 반응에서 가장 많이 사용되는 물질은 은(Ag)이다.In
높은 열효율 및 추진력을 얻기 위해서는 과산화수소 분해 반응에 고농도의 과산화수소를 사용하는 것이 유리하다. 98 %wt 농도의 과산화수소를 분해 반응할 경우 단열 분해 온도는 956℃이다. 이에 비하여, 은의 녹는점은 960℃이므로, 98 %wt 이상의 과산화수소를 반응시킬 경우 은 촉매는 융용과 같은 문제가 생긴다.In order to obtain high thermal efficiency and driving force, it is advantageous to use a high concentration of hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide decomposition reaction. In case of decomposition reaction of 98% wt hydrogen peroxide, the adiabatic decomposition temperature is 956 ℃. On the other hand, since the melting point of silver is 960 ° C, the silver catalyst causes problems such as melting when reacting more than 98% wt hydrogen peroxide.
이에 비하여, La0 .8Sr0 .2CoO3(이하 LSC) 촉매는 고온에서 사용이 가능하다. 그러나, LSC 촉매는 분해 효율이 낮으며 상온에서의 시동이 어렵다는 단점이 있다.In contrast, La 0 .8 Sr 0 .2 CoO 3 ( LSC or less) catalyst can be used at high temperatures. However, LSC catalysts have the disadvantage of low decomposition efficiency and difficulty in starting at room temperature.
이에, 본 발명에 따른 과산화수소 분해반응기(100)의 기화 반응실(20)은 상온에서의 시동을 위한 빠른 응답 특성을 가진 상온 과산화수소 분해 촉매층을 설치하고, 분해 반응실(30)은 고온에서의 분해 반응을 위한 고온 과산화수소 분해 촉매층을 설치한다. 상온 과산화수소 분해 촉매층 및 고온 과산화수소 분해 촉매층은 과산화수소와 촉매층의 접촉 면적이 넓고 내구성이 강한 구조로 되어 있어야 한다. 따라서, 상온 과산화수소 분해 촉매층 및 고온 과산화수소 분해 촉매층은 다수의 스크린이 적층된 스크린 촉매판형, 세라믹으로 만든 벌집 구조인 세라믹 허니컴(ceramic honeycom)형, 알루미나 구슬로 구성된 알루미나 비드(alumina bead)형, 또는 유리 구슬로 구성된 글래스 비드(glass bead)형이 가능하다.Accordingly, the
스프레이(10)로부터 기화 반응실(20)로 유입된 기체 과산화수소는 상온 과산화수소 분해 촉매층에서 1차로 과산화수소 분해 반응이 높은 효율로 시작된다. 기화 반응실(20)로 유입된 기체 과산화수소는 상온 과산화수소 분해 촉매층에서 1차로 미량의 과산화수소 분해 반응이 시작된다. 이 반응에서 얻어지는 열량으로 인해 대부분의 과산화수소가 기화되어 분해 반응실(30)의 고온 과산화수소 분해 촉매층에 공급된다. 이와 같이 공급된 과산화수소는 분해 반응실(30)의 고온 과산화수소 분해 촉매층에서 본격적으로 완전하게 분해된다.The gaseous hydrogen peroxide introduced into the
분해 반응실(30)의 고온 과산화수소 분해 촉매층은 900 ℃ 이상의 온도에서 과산화수소 분해 반응을 수행할 수 있는 촉매로 구성되어야 한다. 바람직하게는 고온 과산화수소 분해 촉매층은 LSC가 코팅된 담체를 사용한다.The high temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer of the
기화 반응실(20)의 상온 과산화수소 분해 촉매층은 상온에서 과산화수소 분해 반응을 높은 효율로 시동할 수 있는 촉매 물질을 사용한다. 이러한 물질로는 기존에 가장 많이 사용된 은 외에 백금(Pt), LSC, 망간(Mn) 계열 촉매 등이 사용될 수 있다.The room temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer of the
도 2는 은, 백금, LSC 및 망간 계열 촉매의 하나인 K2MnO4 촉매에 대하여 상온에서 과산화수소 분해 반응의 반응도를 실험한 결과를 도시한 그래프이다. 실험은 동일한 압력과 온도에서 동일한 과산화수소 양을 밀폐된 반응실에 1회 분사하여 반응실 내에서 시간에 따른 압력 변화를 측정해서 수행되었다. 상온에서의 반응도를 살펴보기 위하여 온도는 10 ℃이다. FIG. 2 is a graph showing the results of experiments on the reaction of hydrogen peroxide decomposition reaction at room temperature with respect to silver, platinum, LSC, and manganese-based catalysts, K 2 MnO 4 . The experiment was performed by measuring the pressure change with time in the reaction chamber by spraying the same amount of hydrogen peroxide into the closed reaction chamber once at the same pressure and temperature. The temperature is 10 ℃ to examine the reaction at room temperature.
도 2에서 볼 수 있듯이, 고온 촉매인 LSC 촉매는 반응이 거의 일어나지 않았다. 백금 촉매는 초기 반응 지연이 상당히 길어서, 상온에서의 반응 시동이 떨어진다. 은 촉매는 LSC 및 백금 촉매에 비하여 좋은 성능을 보이지만 K2MnO4에 비하여 반응성이 떨어진다. K2MnO4 촉매는 성능이 가장 좋은 것을 볼 수 있다. K2MnO4 촉매 를 사용하는 경우, 상온에서의 반응 지연 시간은 0.03초 내외로 빠른 응답 특성을 가지며, 상온에서의 분해 반응 시동을 위한 촉매로서 바람직하다. As can be seen in Figure 2, the LSC catalyst, which is a high temperature catalyst, hardly reacted. Platinum catalysts have a fairly long initial reaction delay, resulting in a poor starting of the reaction at room temperature. Silver catalysts perform better than LSC and platinum catalysts but are less reactive than K 2 MnO 4 . The K 2 MnO 4 catalyst can be seen to have the best performance. In the case of using a K 2 MnO 4 catalyst, the reaction delay time at room temperature has a fast response property of about 0.03 seconds and is preferable as a catalyst for starting the decomposition reaction at room temperature.
K2MnO4 촉매를 코팅하여 촉매층을 구성하는 경우, 촉매층에서의 반응에 의하여 K2MnO4 촉매가 담체로부터 제거되는 단점이 있다. 그러므로, K2MnO4 촉매는 알루미나 졸-겔(Sol-gel)법을 이용하여 알루미나가 촉매의 바인더(Binder) 역할을 하여 촉매의 접착을 좋게 하여 사용한다. 그러므로, 알루미나 졸-겔법 합성 과정에서 얻어진 K2MnO4/Al2O3가 담체에 코팅되어 상온 과산화수소 분해 촉매층으로 사용된다.When coated with a catalyst constituting the catalyst layer K 2 MnO 4, by the reaction K 2 MnO 4 catalyst in the catalyst layer has the disadvantage that is removed from the carrier. Therefore, K 2 MnO 4 catalyst is used by using alumina sol-gel method so that alumina acts as a binder of the catalyst to improve adhesion of the catalyst. Therefore, K 2 MnO 4 / Al 2 O 3 obtained during the synthesis of the alumina sol-gel method is coated on a carrier and used as a normal temperature hydrogen peroxide decomposition catalyst layer.
본 발명에 의한 다중 촉매층을 갖는 과산화수소 분해반응기를 사용하면, 상온의 고농도 과산화수소를 추가적인 장치 없이 고효율로 분해 반응시키는 것이 가능하여, 간이한 시스템으로부터 고온, 고압의 산소 및 수증기를 얻을 수 있다. By using the hydrogen peroxide decomposition reactor having a multi-catalyst layer according to the present invention, it is possible to decompose and react high-concentration hydrogen peroxide at room temperature with high efficiency without additional equipment, so that high temperature, high pressure oxygen and steam can be obtained from a simple system.
이러한 과산화수소 분해반응기는 고온, 고압의 가스를 추진제로 사용하는 로켓 모터 등의 추진 장치에 사용이 가능하다. 또한 간결한 구조를 필요로 하는 마이크로 연료 개질기의 열원 등의 미세 전자기계 시스템(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS) 구조물에 응용이 가능하다. 또한 다량의 산소를 공급하기 위한 액체산화제 또는 과열수증기를 이용할 경우 성능이 향상될 수 있는 이젝터 구동장치에의 응용도 가능하다. 그 밖에 수중 추진 장치, 로켓 보조 장치, 터빈 구동 장치, 하이브리드 로켓 가스 발생 장치, 자세 제어용 추력 장치, 휴대용 개인 이동 장치, 헬리콥터 로터 구동 장치 등의 다양한 분야에서 응용이 가능하다.The hydrogen peroxide decomposition reactor can be used in a propulsion device such as a rocket motor using a high temperature, high pressure gas as a propellant. It is also applicable to micro-electro-mechanical system (MEMS) structures such as heat sources of micro-fuel reformers that require a compact structure. In addition, it is also possible to apply to the ejector drive device that can improve the performance when using a liquid oxidant or superheated steam to supply a large amount of oxygen. In addition, the present invention can be applied to various fields such as an underwater propulsion device, a rocket assist device, a turbine drive device, a hybrid rocket gas generator device, a thrust device for attitude control, a portable personal mobile device, and a helicopter rotor drive device.
본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 당업자에게 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Various modifications and variations are possible to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
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