KR100777672B1 - 수소가스 처리용 스크러버 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭발의 위험이 있는 수소가스를 촉매제를 이용하여 상온에서 공기 중의 산소와 반응시켜 물로 변환하여 처리하는 수소가스 처리용 스크러버 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은 수소가스를 처리함에 있어서, 수소와 공기 중의 산소와 반응시켜 물로 변환하는 촉매제를 내장한 트레이 또는 구조물을 스크러버 내부에 설치하되, 수소가스와 공기가 혼합 주입되어 촉매제와 최초로 접촉하는 전단에 위치한 트레이에는 반응성이 낮은 촉매제를 충진하며, 후단부에는 반응성이 높은 촉매제를 내장한 트레이를 위치시켜 혼합가스를 통과시킴으로써 균일한 반응온도를 유지하도록 구성하고, 스크러버의 전단 및 후단에는 수소가스 감지센서를 설치하여 수소가스의 농도를 검출하여 수소가스의 처리 상태를 파악하며, 스크러버의 내부온도를 일정하게 유지하기 위하여 내부에 온도센서를 설치하고 온도센서와 연동하여 브로와의 회전속도를 제어할 수 있도록 구성함으로써 상온에서 동작하면서 스크러버의 내부온도가 비교적 낮은 상태에서 수소가스를 효율적으로 처리하는데 그 특징이 있다.

촉매제, 브로와, 반응온도, 수소가스처리

Description

수소가스 처리용 스크러버 시스템{Scrubber System for processing Hydrogen Gas}

도 1은 본 발명에 따른 촉매제를 이용한 수소가스 처리용 스크러버 시스템의 전체 구성도

도2, 도3, 도4 : 본 발명에 따른 촉매제를 이용한 수소가스 처리용 스크러버 시스템의 또 다른 실시 예에 대한 구성도

<도면번호의 간단한 설명>

11; 스크러버 12; 수소처리촉매제

13; 온도센서 14; 솔레노이드 밸브

15; 혼합가스주입구 16; 수소가스 주입구

17, 18; 수소감지센서

19; 배출구 20; 전자제어부

21; 브로와 22; 공기주입구

본 발명은 수소가스와 산소가 반응할 경우에 국부적으로 발생하는 고온을 효 율적으로 해결하면서 촉매제를 이용하여 상온에서 폭발의 위험이 있는 수소가스를 공기 중의 산소와 반응시켜 물로 변환하여 처리하는 수소가스 처리용 스크러버 시스템에 관한 것이다.

종래에는 수소를 연소시켜 처리방식이 있으나, 폭발의 위험성이 높고, 고온에서 처리됨으로 옥내에 설치가 불가능할 뿐만 아니라 처리비용과 처리시설의 유지관리에 비용이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 또 다른 처리 방법은 공기와의 희석에 의하여 처리하는 방법이 있으나, 폭발의 가능성이 항상 존재하는 문제점이 있고, 또 다른 처리 방법은 촉매를 이용한 산화 방법이 있으나, 고온을 유지하여야 하므로 안전 및 유지 관리에 따른 경제적인 부담이 크게 증가하는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술은 촉매를 이용한 산화 방법으로 수소가스와 산소가스가 반응할 경우에 발생하는 열에 의하여 국부적으로 발생하는 고온의 열에 의하여 폭발할 위험이 있으므로 이를 효율적으로 제어하거나 방지하는 수단이 없어서 안전사고를 예방하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 안출된 것으로, 수소가스와 공기 중의 산소를 상온에서 반응시켜 물로 변환하는 촉매제를 내장한 트레이를 스크러버 내부에 설치하되, 수소가스와 공기가 혼합되어 최초로 접촉하는 전단에 위치한 트레이에는 반응성이 낮은 촉매제를 충진하며, 후단부에는 반응성이 높은 촉매제를 내장한 트레이를 위치시키고 혼합가스를 통과시켜 균일한 반응온도를 유지하도록 구성하고, 수소가스의 농도를 검출하여 수소가스의 처리 상태를 파악하기 위하여 스크러버의 전단 및 후단에는 수소가스 감지센서를 설치하며, 스크러버의 내부온도를 일정하게 유지하기 위하여 내부에 온도센서를 설치하고, 온도센서와 연동시켜 브로와의 회전속도를 제어할 수 있도록 구성함으로써 비교적 낮은 온도에서 수소가스를 효율적으로 처리하는 수소가스 처리용 스크러버 시스템을 구현하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수소가스를 처리함에 있어서 Pd, Cu 및 Ni 촉매제를 내장시킨 트레이를 스크러버 설치하여 상온에서 반응시키고, 반응시 발생하는 열에 의하여 스크러버 내부의 온도가 상승하게 되고 상승된 온도를 측정하기 위하여 스크러버 내측에 온도센서를 설치하여 반응시의 스크러버 내부의 온도를 80℃내지 150℃ 사이에서 일정 온도를 유지하도록 브로와로 공기의 주입속도를 제어할 수 있도록 구성함으로써 설비가 간단하면서 안전하고 경제적이면서 효율적으로 처리하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수소가스와 공기 중의 산소가 반응할 경우에 발생하는 열에 의하여 국부적으로 고온으로 상승하므로 이를 방지하기 위하여 반응성이 큰 촉매제와 비활성의 구형 물질을 혼합하여 트레이에 내장하는 수소가스처리촉매제를 제조하여 수소가스를 처리함으로써 안전한 시스템을 이루는데 있다.

본 발명은 수소가스와 산소가 반응할 경우에 국부적으로 발생하는 고온을 효율적으로 해결하면서 촉매제를 이용하여 상온에서 폭발의 위험이 있는 수소가스를 공기 중의 산소와 반응시켜 물로 변환하여 처리하는 수소가스 처리용 스크러버 시 스템에 관한 것이다.

종래에는 수소를 연소시켜 처리방식이 있으나, 폭발의 위험성이 높고, 고온에서 처리됨으로 옥내에 설치가 불가능할 뿐만 아니라 처리비용과 처리시설의 유지관리에 비용이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 또 다른 처리 방법은 공기와의 희석에 의하여 처리하는 방법이 있으나, 폭발의 가능성이 항상 존재하는 문제점이 있고, 또 다른 처리 방법은 촉매를 이용한 산화 방법이 있으나, 고온을 유지하여야 하므로 안전 및 유지 관리에 따른 경제적인 부담이 크게 증가하는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술은 촉매를 이용한 산화 방법으로 수소가스와 산소가스가 반응할 경우에 발생하는 열에 의하여 국부적으로 발생하는 고온의 열에 의하여 폭발할 위험이 있으므로 이를 효율적으로 제어하거나 방지하는 수단이 없어서 안전사고를 예방하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 창안된 것이다. 본 발명의 이해를 용이하게 하는 도면에 대하여 살펴본다. 도 1은 본 발명에 따른 촉매제를 이용한 수소가스 처리용 스크러버 시스템의 전체 구성도를 나타낸 것이다. 도2, 도3 및 도4는 본 발명에 따라 설계 제작된 촉매제를 이용한 수소가스 처리용 스크러버 시스템의 또 다른 실시 예에 대한 구성도를 나타낸 것이며, 도3은 수소가스 처리를 위한 촉매제를 트레이 형태로 구성하여 설계 제작한 수소처리용 스크러버 시스템을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 수소가스 처리를 위한 스크러버의 구성수단들에 대하여 구체적으로 살펴본다. 본 발명에 따른 수소가스 처리를 위한 스크러버는 소정크기의 알갱이로 제조된 촉매제를 스크러버의 내부에 위치시키고, 상기 촉매제 내부로 고 농도의 수소가스와 공기를 일정 속도로 주입시켜 수소가스와 공기 중의 산소가 반응하여 물과 공기로 변환시켜 배출구로 배출되는 것이다. 본 발명에 따라 수소가스를 처리하기 위한 촉매제는 Pd, Cu 및 Ni 수용액에 일정크기를 가진 알갱이로 형성된 활성탄 또는 제올라이트 등의 담체를 함침시킨 후 담체를 수용액으로부터 꺼내어 소정시간 상온 또는 일정온도에서 소정시간동안 건조시킨 후, 이를 내장할 수 있는 트레이를 설계 제작하거나 스크러버 내부에 설치할 수 있는 구조물로 형성하여 내장시키는 구성으로 이루어진다. 상기 Pd, Cu 및 Ni 등을 담지한 수소가스를 반응시켜 처리하기 위한 촉매제는 조그만한 알갱이로 형성함으로써 이를 충진하기 위하여 스크러버의 구조에 맞추어 공기의 흐름이 자유로운 트레이 또는 구조물로 이루어진다. 상기 트레이 또는 소정의 구조물에 충진된 촉매제 사이에서 수소가스와 공기 중의 산소가 반응하여 물로 변환될 때 약 68.3㎉의 높은 열을 발생하므로 스크러버 내부에는 국부적으로 높은 온도로 상승할 수 있으므로 상기 촉매제를 충진하기 위한 트레이 또는 구조물의 재료는 어느 정도의 고온에서 견딜 수 있는 금속 재질로 구성함이 바람직하다. 수소가스를 처리하기 위한 촉매제는 스크러버의 내부에 균일한 반응온도를 유지할 수 있도록 수소가스와 공기가 혼합되어 최초로 접촉하는 스크러버의 전단부에 위치한 트레이에는 반응성이 낮은 Pd, Cu 및 Ni 등을 촉매제가 충진되며, 후단부에는 반응성이 높은 Pd, Cu 및 Ni 등을 촉매제를 내장한 트레이를 설치 고정하고, 수소가스와 공기가 혼합된 가스를 스크러버 내부로 통과시키는 구성을 구비한다. 스크러버 내부에는 스크러버의 수소가스의 처리 상태를 파악하기 위하여 스크러버의 전단 및 후단 일측에는 수소가스의 농도를 감지하는 수소가스 감지센서가 설치 고정되어 있다. 수소가스와 공기 중의 산소가 반응하여 물로 변환되면서 열을 발생하게 되고 발생된 열에 의하여 스크러버의 내부온도가 상승하므로 스크러버의 내부온도를 측정하는 온도센서가 내부 일측에 부착 설치된다. 본 발명에 따른 스크러버 시스템은 비교적 낮은 온도에서 수소가스를 효율적으로 처리하기 위하여 상기 스크러버 내부에 설치된 온도센서와 연동시켜 스크러버의 내부온도를 일정하게 유지되도록 브로와의 회전속도를 제어하여 수소가스와 공기의 혼합비와 주입되는 공기의 압력을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 반응시의 스크러버의 내부온도는 80℃내지 150℃ 사이의 일정온도를 유지할 수 있도록 내부온도가 높으면 감압하여 공기의 주입량을 증가시키고 내부의 온도가 낮으면 공기의 주입량을 감소시켜 스크러버의 내부온도가 일정하게 유지되도록 구성한다. 본 발명에 따른 수소가스 처리를 위한 스크러버는 별도의 가열 수단없이 상온에서의 수소가스와 공기를 브로와를 이용하여 일정 속도로 주입하여 Pd, Cu 및 Ni 등을 담지한 수소가스를 반응 처리하기 위한 촉매제가 내장된 스크러버에서 반응하도록 구성하고 반응시 발생하는 온도 역시 80℃내지 150℃ 사이에서 유지되도록 구성하므로 옥외 또는 옥내에 간단하게 설치할 수 있고 유지 관리 비용을 크게 절감할 수 있다.

수소가스를 처리함에 있어서 Pd, Cu 및 Ni 촉매제를 내장시킨 트레이 또는 구조물을 스크러버 내부에 설치하여 상온에서 반응시키면서 스크러버 내측에 온도센서를 설치하여 수소가스를 처리하되 반응시의 발생하는 열에 의하여 스크러버 내부의 온도를 80℃내지 150℃ 사이에서 일정하게 유지하도록 브로와로 공기의 주입 속도를 제어할 수 있도록 구성함으로써 설비가 간단하면서 안전하고 경제적이면서 효율적으로 수소가스를 처리하는데 있다.

수소가스의 처리상태를 파악하기 위하여 스크러버의 전단 및 후단에 수소가스의 농도를 검출하는 수소가스 감지센서가 부착 설치된다. 상기 수소가스 감지센서에서 감지된 농도에 기초하여 미처리된 수소가스의 농도가 높을 경우에 브로와의 회전속도를 제어하여 수소가스와 공기의 주입 비를 제어하여 반응효율을 높이는 구성으로 이루어져 있다. 보다 안전한 수소처리 스크러버 시스템을 이루기 위하여, 스크러버는 수소가스와 산소가 반응할 경우에 발생하는 열에 의하여 스크러버 내부에서 국부적으로 고온이 발생하는 것을 방지하기 위하여 반응성이 큰 촉매제와 비활성의 구형 물질을 혼합하여 촉매제를 제조하여 내장하는 구성으로 이루어진다. 국부적으로 고온을 발생함이 없이 균일한 반응온도로 반응처리하기 위한 또 다른 구성은 수소가스와 공기가 혼합되어 최초로 접촉하는 전단에 위치한 트레이에는 반응성이 낮은 촉매제를 충진하며, 후단부에는 반응성이 높은 촉매제를 내장한 트레이를 위치시키고 혼합가스를 통과시키는 구성으로 설계 제작하거나 트레이가 아닌 하나의 구조물에 수소가스 촉매제를 내장할 경우에 상기 트레이를 내장시키는 구성과 동일하게 혼합가스가 최초로 접촉하는 전단에는 반응성이 낮은 촉매제를 충진하며, 후단부에는 반응성이 높은 촉매제를 충진시키는 구성으로 이루는 것이 바람직하다. 상기 트레이가 아닌 하나의 구조물에 수소가스 분해 촉매제를 내장시키는 형태의 구조에서는 도1, 도2 및 도4에서와 같이 구성할 수 있으나, 수소가스와 수소가스 처리 촉매제가 접촉하는 면적을 최대한 넓게 유지할 수 있도록 다양하게 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 수소처리 스크러버는 스크러버 내부의 수소가스 감지센서 및 온도센서와 연동시켜 수소가스와 공기의 혼합비 및 처리속도를 브로와의 회전속도를 제어하여 내부온도를 일정하게 유지하면서 효율적으로 안전하게 수소가스를 자동으로 처리할 수 있도록 설계된 프로그램이 내장한 메모리와 이를 수행하는 마이크로프로세서를 내장한 전자제어부를 구비한다. 상기 전자제어부는 수동으로 운전할 수 있도록 소정의 제어버튼으로 수소가스를 처리하는 수소가스 처리용 스크러버 시스템을 구성할 수 있다. 상기 전자제어부는 스크러버의 안전을 위하여 수소가스감지센서와 내부의 온도센서와 연동하여 수소가스의 처리 후 수소농도와 스크러버의 내부의 온도를 측정하여 수소농도가 높거나 온도가 너무 높이 올라가면 수소와 공기를 공급하는 솔레노이드 밸브를 자동으로 차단하는 구성을 구비한다. 본 발명에 따른 실시 예를 구체적으로 살펴본다.

[실시 예]

본 발명에 따른 실시 예를 도면에 기초하여 구체적으로 살펴본다. 본 발명에 따른 수소가스 처리를 위한 스크러버는 수소가스와 공기를 주입하는 혼합가스주입구(15)를 구비하고, 주입구의 일측에는 솔레노이드 밸브(14)가 부착 설치되어 수소가스와 공기의 주입량을 제어하거나 안전을 위하여 공기의 주입을 차단하도록 구성되어 있다. 스크러버의 내부에는 수소가스를 공기 중의 산소와 반응시켜 물로 변환시켜 주는 촉매제를 스크러버의 구조에 맞추어 소정의 구조물을 다양한 형태로 설계 제작하여 내장시킨다. 상기 수소가스를 처리하는 촉매제는 Pd, Cu 및 Ni를 이용하여 일정크기의 알갱이로 제조하여 스크러버의 내부에 위치시키고, 상기 제조된 Pd, Cu 및 Ni 촉매제 내부로 의 수소가스와 공기를 일정 속도로 주입시켜 수소가스와 공기 중의 산소가 반응하여 물과 공기로 변환되어 스크러버의 배출구(19)로 배출되는 것이다. 본 발명에 따른 수소가스를 처리를 위한 촉매제는 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 니켈(Ni) 수용액에 직경이 2㎜내지 7㎜의 크기를 가진 알갱이로 형성시킨 활성탄, 활성알루미나, 제올라이트, 규조토, 코디얼라이트 허니컴 및 제올라이트 등의 담체 중에 하나를 선택하여 일정시간 함침시킨 후 꺼내어 상온 또는 일정온도에서 소정시간 동안 건조시켜 제조한다. 상기와 같이 제조된 수소처리를 위한 촉매제(12)는 직경이 2㎜내지 7㎜의 크기를 가진 알갱이를 내장할 수 있으면서 공기의 흐름이 자유로운 트레이로 설계 제작하거나 스크러버 내부 구조를 고려하여 하나의 구조물로 내장 설치할 수 있는 구조로 이루어진다. 상기 촉매제(12) 사이에서 수소가스와 공기 중의 산소가 반응하여 물로 변환될 때 약 68.3㎉의 높은 열을 발생하므로 국부적으로 높은 온도로 변환되므로 상기 촉매제(12)를 충진하기 위한 트레이 또는 구조물의 재료는 어느 정도의 고온에서 견딜 수 있는 금속 재질로 구성함이 바람직하다. 상기 수소가스를 처리하기 위한 스크러버의 내부에 균일한 반응온도를 유지하기 위하여 수소가스와 공기가 혼합되어 최초로 접촉하는 스크러버의 전단부에 위치한 트레이에는 반응성이 낮은 촉매제(12)가 충진되며, 후단부에는 반응성이 높은 촉매제를 내장한 트레이를 설치 고정하고, 수소가스와 공기가 혼합된 가스를 스크러버 내부로 통과시키는 구성으로 제작하거나, 하나의 구조물에 촉매제를 충진하는 경우에도 스크러버의 전단부에는 반응성이 낮은 촉매제가 충진되며, 후단부에는 반응성이 높은 촉매제를 설치 고정하여 구성하는 것이 바람직하다. 스크러버의 수소가스의 처리 상태를 파악하기 위하여 스크러버의 전단 및 후단에는 수소가스의 농도를 감지하는 수소가스 감지센서(17, 18)가 설치 고정되어 있다. 수소가스와 공기 중의 산소가 반응하여 물로 변환되면서 열을 발생하게 되고 발생된 열에 의하여 스크러버의 내부온도를 측정하는 온도센서(13)가 내부 일측에 부착 설치된다.

상기 Pd 촉매제를 이용한 상온에서 수소가스와 공기 중의 산소와 반응과정을 살펴보면,

거쳐서 물로 변환된다.
상기 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)의 동일한 재료를 사용하여 반응성이 높은 촉매제 또는 낮은 촉매제의 제조 방법은 상기 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)의 수용액의 농도를 서로 달리하여 수용액을 제조하고, 제조된 농도가 서로 다른 수용액에 활성탄, 활성알루미나, 제올라이트, 규조토, 코디얼라이트 허니컴 및 제올라이트 담체 중에 하나를 선택하여 일정시간 함침시킨 후 꺼내어 상온 또는 일정온도에서 소정시간 동안 건조시켜 동일한 상기 금속 촉매재질로 반응성이 높은 촉매제 또는 반응성이 낮은 촉매제를 제조할 수 있다.
상기 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)의 농도가 높은 수용액을 사용하여 촉매제를 사용할 경우에 반응성이 높은 촉매제가 제조되고, 농도가 낮은 수용액을 사용하여 촉매제를 사용할 경우에 반응성이 낮은 촉매제를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 스크러버 시스템은 스크러버의 내부에서 비교적 낮은 온도로 수소가스를 효율적으로 처리하기 위하여 상기 스크러버 내부에 설치된 온도센서와 연동하여 스크러버의 내부온도를 일정하게 유지되도록 브로와(21)의 회전속도를 제어하여 주입되는 혼합가스를 필요한 압력으로 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 반응시의 스크러버의 내부온도가 80℃내지 150℃ 사이의 일정온도를 유지될 수 있도록 내부온도가 상승하면 감압하여 공기의 주입량을 증가시키고, 내부의 온도가 내려가면 공기의 주입량을 감소시켜 스크러버(11)의 내부온도가 일정하게 유지되도록 구성한다. 본 발명에 따른 수소가스 처리를 위한 스크러버(11)는 별도의 가열 수단 없이 상온에서 수소가스와 공기를 브로와(21)를 이용하여 일정 속도로 주입하여 Pd, Cu 및 Ni 등을 담지한 수소가스를 반응 처리하기 위한 촉매제(12)가 내장된 스크러버(11)에서 반응하도록 구성하고, 반응시 발생하는 온도 역시 80℃내지 150℃ 사이에서 유지되도록 구성하므로 옥외 또는 옥내에 간단하게 설치할 수 있고 유지 관리 비용을 크게 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 스크러버 시스템은 수소가스의 처리 상태를 파악하기 위하여 스크러버의 혼합가스의 주입구(15) 및 배출구(19) 일측에 수소가스의 농도를 검출하는 수소가스 감지센서(17, 18)가 부착 설치된다. 상기 수소가스 감지센서(17, 18)에서 감지된 농도에 기초하여 미처리된 수소가스의 농도가 높을 경우에 브로와(21)의 회전속도를 제어하여 수소가스와 공기의 주입 비를 제어하여 반응효율을 높이는 구성으로 이루어져 있다.

본 발명에 따른 스크러버 시스템으로 수소가스를 처리함에 있어서 Pd, Cu 및 Ni 촉매제를 내장시킨 트레이를 스크러버에 설치하여 상온에서 반응시키면서 스크러버 내측에 설치된 온도센서와 수소검출센서를 이용하여 반응시의 스크러버 내부의 온도를 80℃내지 150℃ 사이에서 일정하게 유지하면서 배출되는 수소가스의 농도를 소정 수치 이하를 유지할 수 있도록 브로와(21)를 연동시켜 수소가스 및 공기를 주입비와 주입속도를 제어할 수 있도록 구성하여 설비가 간단하면서 안전하고 경제적이면서 효율적으로 수소가스를 처리하는데 있다.

보다 안전한 수소처리 스크러버 시스템을 이루기 위하여, 스크러버는 수소가스와 산소가 반응할 경우에 발생하는 열에 의하여 스크러버 내부에서 국부적으로 고온이 발생하는 것을 방지하기 위하여 반응성이 높은 Pd, Cu 및 Ni 촉매와 비활성의 구형 물질을 혼합하여 촉매제(12)를 제조하여 내장하는 구성으로 이루어진다. 국부적으로 고온을 발생함이 없이 균일한 반응온도로 반응처리하기 위한 또 다른 구성은 수소가스와 공기가 혼합되어 최초로 접촉하는 전단에는 반응성이 낮은 Pd, Cu 및 Ni 촉매를 충진하며, 후단부에는 반응성이 높은 Pd, Cu 및 Ni 촉매를 충진하는 구성으로 설계 제작되어 있다.

본 발명에 따른 수소처리 스크러버는 스크러버 내부의 수소가스 감지센서 및 온도센서와 연동시켜 수소가스와 공기의 혼합비 및 처리속도를 브로와의 회전속도를 제어하여 내부온도를 일장하게 유지하면서 효율적으로 안전하게 자동으로 처리할 수 있도록 설계된 프로그램이 내장한 메모리와 이를 수행하는 마이크로프로세서를 내장한 전자제어부를 구비한다. 상기 전자제어부는 수동으로 운전할 수 있도록 소정의 제어버튼으로 수소가스를 처리하는 수소가스 처리용 스크러버 시스템을 구성할 수 있다. 상기 전자제어부는 스크러버의 안전을 위하여 수소가스감지센서와 내부의 온도센서와 연동하여 수소가스의 처리한 후 수소농도와 스크러버의 내부의 온도를 측정하여 수소농도가 높거나 온도가 너무 높이 올라가면 수소가스와 공기를 공급하는 솔레노이드 밸브(14)로 차단하는 구성을 구비한다.

본 발명은 수소가스와 공기 중의 산소를 상온에서 반응시켜 물로 변환하는 Pd, Cu 및 Ni 촉매제를 내장한 트레이를 스크러버 내부에 설치하되, 수소가스와 공기가 혼합되어 최초로 접촉하는 전단에 위치한 트레이에는 반응성이 낮은 Pd, Cu 및 Ni 촉매제를 충진하며, 후단부에는 반응성이 높은 Pd, Cu 및 Ni 촉매제를 내장한 트레이를 위치시키고 혼합가스를 통과시켜 균일한 반응온도를 유지하도록 구성하고, 수소가스의 농도를 검출하여 수소가스의 처리상태를 파악하기 위하여 스크러버의 전단 및 후단에는 수소가스 감지센서를 설치하며, 스크러버의 내부온도를 일정하게 유지하기 위하여 내부에 온도센서를 설치하고, 온도센서와 연동시켜 브로와의 회전속도를 제어할 수 있도록 구성함으로써 비교적 낮은 온도에서 수소가스를 효율적으로 처리하는 작용효과가 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 수소가스를 처리함에 있어서 Pd, Cu 및 Ni 촉매제를 내장시킨 트레이를 스크러버 설치하여 상온에서 반응시키고, 반응시 발생하는 열에 의하여 스크러버 내부의 온도가 상승하게 되고 상승된 온도를 측정하기 위하여 스크러버 내측에 온도센서를 설치하여 반응시의 스크러버 내부의 온도를 80℃내지 150℃ 사이에서 일정 온도를 유지하도록 브로와로 공기를 주입 속도를 제어할 수 있도록 구성함으로써 설비가 간단하면서 안전하고 경제적이면서 효율적으로 수소가스를 처리하는데 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 수소가스와 공기 중의 산소가 반응할 경우에 발생하는 열에 의하여 국부적으로 고온으로 상승하므로 이를 방지하기 위하여 반응성이 큰 촉매제와 비활성의 구형 물질을 혼합하여 트레이에 내장하는 수소가스처리촉매제를 제조하여 수소가스를 처리함으로써 안전한 시스템을 이루는데 있다.

Claims (7)

1. 수소가스 처리용 스크러버 시스템에 있어서,

   스크러버의 일측에 설치되어 수소가스와 공기를 혼합하여 흡입하는 혼합가스 주입구와,

   스크러버의 내부에 위치하여 상기 수소가스와 공기가 혼합된 혼합가스를 물로 변환시켜 처리하는 촉매제가 내장된 구조물과,

   상기 수소가스와 공기 중에 함유된 산소가 상기 촉매제를 통과하면서 반응하여 발생한 물과 공기를 배출하는 배출구와,

   상기 배출구와 인접하여 설치되어 상기 수소가스와 공기를 주입구로 흡입하는 브로와로 구성된 수소가스 처리용 스크러버 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 구조물에 내장되는 촉매제는 수소가스와 공기가 반응 시에 발생하는 스크러버의 내부의 반응온도를 균일하게 유지하기 위하여 수소가스와 공기가 혼합되어 최초로 접촉하는 스크러버의 전단부에는 촉매제의 반응성이 낮도록 Pd, Cu 및 Ni 중 하나를 선택하여 낮은 농도의 수용액을 만들고, 만든 수용액에 담체를 함침시켜 제조하여 후단부에 충진되는 촉매제보다 반응성이 낮은 촉매제가 충진되고, 후단부에는 촉매제의 반응성이 높도록 Pd, Cu 및 Ni 중 하나를 선택하여 높은 농도의 수용액으로 만들고, 만든 수용액에 담체를 함침시켜 제조하여 전단부에 충진되는 촉매제보다 반응성이 높은 촉매제가 충진되는 구성으로 이루어진 수소가스 처리용 스크러버 시스템.
3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 스크러버의 내부에는 수소가스와 공기가 반응할 때 발생하는 열에 의하여 상승하는 온도를 측정하기 위한 온도센서가 내부 일측에 설치되고, 상기 주입구 및 배출구의 일측에 설치되어 수소가스의 처리 전과 후의 수소가스 농도를 측정하기 위한 수소가스검출센서를 더 구비한 수소가스 처리용 스크러버 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 브로와, 온도센서 및 수소가스검출센서들을 서로 연동시켜 배출구로 배출되는 수소가스의 농도를 일정 농도 이하로 유지하면서 스크러버 내부의 온도를 80℃내지 150℃ 사이의 일정 온도에서 유지되도록 자동으로 제어하는 전자제어부를 더 구비한 수소가스 처리용 스크러버 시스템.
5. 청구항4에 있어서,

   상기 전자제어부는 스크러버의 내부에 설치된 온도센서와 수소가스검출센서와 연동시켜 스크러버의 내부온도가 너무 높게 상승하거나 배출구로 배출되는 수소가스의 농도가 설정치보다 높을 경우에 공기의 주입을 차단할 수 있는 솔레노이드밸브를 더 부가한 수소가스 처리용 스크러버 시스템.
6. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 수소가스를 처리를 위한 촉매제는 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 니켈(Ni) 중에서 하나를 선택하여 일정농도를 가진 수용액을 만들고, 만든 수용액에 직경이 2㎜내지 7㎜의 크기를 가진 알갱이로 형성시킨 활성탄, 활성알루미나, 제올라이트, 규조토, 코디얼라이트 허니컴 및 제올라이트 담체 중에서 하나를 선택하여 일정시간 함침시킨 후 꺼내어 상온 또는 일정온도에서 일정시간동안 건조시켜 제조된 수소가스 처리용 스크러버 시스템.
7. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 수소가스 분해 촉매제가 내장되는 구조물은 혼합가스 주입구로부터 주입되는 혼합가스와 수소가스 분해 촉매제가 접촉할 수 있는 면적을 증대시키는 구조로 이루어진 수소가스 처리용 스크러버 시스템.

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