KR100988470B1 - 수소 제조장치 - Google Patents

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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 수소 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 메탄과 수증기의 혼합가스가 유입되는 제1연통구 및 흡열반응에 의해서 생성된 수소가 배출되는 제2연통구가 형성되며, 그 내부에 메탄과 수증기의 혼합가스와 흡열반응하는 개질반응촉매가 수용된 개질부; 상기 개질부에 수용되고, 인입구를 통해서 유입된 합성가스와 발열반응하는 연소반응촉매를 수용하며, 반응을 마친 합성가스가 배출되는 배출구가 형성된 연소부; 및 상기 연소반응촉매 및 상기 개질반응촉매가 밀폐되도록 상기 연소부 및 상기 개질부의 양단에 설치되는 다공판;을 포함하고, 상기 연소부는 내측으로 돌출된 인너핀(fin) 및 외측으로 돌출된 아우터핀(fin)을 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 제조장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 발열반응이 일어나는 용기를 흡열반응이 일어나는 용기가 둘러싸기 때문에 발열반응에서 발생된 에너지가 흡열반응으로 용이하게 전달될 수 있어 열효율이 향상된다.
수소, 메탄, 촉매

Description

수소 제조장치{Apparatus for producing hyrdogen}
본 발명은 수소 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촉매연소를 이용한 열 공급용 발열반응과 수소 생산용 흡열반응이 동시에 이루어질 수 있는 수소 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지 시스템은 수소와 산소의 화학적인 반응에 의해 전기에너지로 바꾸는 발전장치로서, 전력수요 증가에 따른 전원확보의 어려움과 날로 증가되는 지구환경 오염문제를 해결할 수 있는 대안으로서 연구개발되고 있다. 수소는 대체적으로 메탄올, 에탄올 등의 알코올계 연료, 메탄, 프로판, 부탄 등의 탄화수소계 연료 또는 액화천연가스 등의 천연가스계 연료와 같은 수소함유연료를 개질기에서 개질함으로써 얻어질 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수소 개질기를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 개질기의 내부인 연소챔버(2)에는 파이프 형상의 개질기 버너(1)가 설치된다. 개질기(1)의 외주에는 개질반응촉매(3)가 도포된다. 개질기 버너(1)로 공급된 연료 및 공기는 미도시된 점화기에 의해서 점화되어서 연소되며, 연소 개스는 배출구(5)를 통해서 외부로 배출된다. 이 경우 개질기 개질반응촉매(3)는 대략 700~750 ℃ 온도 로 균일하게 가열되는 것이 원료(탄화수소)의 개질의 효율이 양호하고, 버너(1)에 의해서 화염이 발생되는데 버너(1)에 제공되는 연료는 화염을 동반한 연소가 이루어지기 때문에 고품질 연료가 공급될 필요가 있다.
상술한 종래 기술에 따르면 개질기에 열을 공급하기 위해 고품질의 연료가 사용되어야 하는 바 저품질의 연료에 의해서도 발열반응이 이루어져 수소를 생산할 필요성이 대두되었다.
한편 수소를 생산하기 위해서는 발열반응과 흡열반응이 동시에 일어나야 하는데 이때 발열반응에서 발생되는 열이 외부로 누출되지 않도록 하여 열교환효율을 향상시켜 궁극적으로 수소 생산량을 증가시킬 필요가 있다.
본 발명은 저 발열량의 연료를 촉매연소로 발열반응이 이루어지도록 하여 수소를 생산할 수 있는 수소 제조장치를 제공한다.
또한 발열 반응열과 흡열 반응열의 수수작용이 하나의 모듈 내에서 이루어져, 발열반응에서 발생된 에너지가 흡열반응으로 전달되는 양이 증가하기 때문에 전체적인 시스템의 열효율을 향상시킬 수 있고, 장치의 크기도 동일 열량에 비하여 소형화할 수 있는 수소 제조장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 메탄과 수증기의 혼합가스가 유입되는 제1연통구 및 흡열반응에 의해서 생성된 수소가 배출되는 제2연통구가 형성되며, 그 내부에 메탄과 수증기의 혼합가스와 흡열반응하는 개질반응촉매가 수용된 개질부; 상기 개질부에 수용되고, 인입구를 통해서 유입된 합성가스와 발열반응하는 연소반응촉매를 수용하며, 반응을 마친 합성가스가 배출되는 배출구가 형성된 연소부; 및 상기 연소반응촉매 및 상기 개질반응촉매가 밀폐되도록 상기 연소부 및 상기 개질부의 양단에 설치되는 다공판;을 포함하고, 상기 연소부는 내측으로 돌출된 인너핀(fin) 및 외측으로 돌출된 아우터핀(fin)을 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 제조장치를 제공한다.
또한 상기 제1연통구는 상기 배출구와 근접하고, 상기 제2연통구는 상기 인입구와 근접하게 위치하여, 메탄과 수증기의 혼합가스는 합성가스와 반대방향으로 이동하는 것이 가능하다.
한편 상기 제1연통구는 상기 인입구와 근접하고, 상기 제2연통구는 상기 배출구와 근접하게 위치하여, 메탄과 수증기의 혼합가스는 합성가스와 동일한 방향으로 이동하는 것도 가능하다.
상기 인너핀 및 상기 아우터핀은 돌출된 돌출편과 함몰된 함몰편을 구비하고, 상기 돌출편과 상기 함몰편은 번갈아가면서 위치하며, 상기 인너핀 및 상기 아우터핀은 복수 개 설치되는 것이 바람직하다.
나아가 상기 인너핀 및 상기 아우터핀은 상기 연소부의 길이방향을 따라 나사선 형태로 연장되도록 가공될 수 있다.
특히 상기 합성가스는 H2, CO, CH4, H2O, CO2로 이루어지는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면 합성가스 또는 폐가스를 촉매연소반응시킬 때에 산화제로서 일반 공기를 사용할 수 있다. 즉 합성가스 등의 저 발열량 연료의 발열반응을 이용해서 수소를 생산할 수 있다.
또한 발열반응이 일어나는 용기를 흡열반응이 일어나는 용기가 둘러싸고, 열전달률을 향상시킬 수 있는 핀을 구비하기 때문에 발열반응에서 발생된 에너지가 흡열반응으로 용이하게 전달될 수 있어 열효율이 향상된다.
본 발명에 따르면 합성가스와 혼합가스의 이동방향을 달리하여, 발열반응에서 발생된 열이 흡열반응으로 효율적으로 전달되어, 수소의 생산량이 증가될 수 있다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 수소 제조장치에서, 전체적으로 이중 원통형 구조를 이루며, 내부 원통에는 연소반응촉매를 장입하고 외부 환상형 공간에는 개질반응촉매를 장입한다. 외부 환상형 공간에서의 흡열 개질반응에 필요한 열은 화학공정이나 발전소 또는 제철소에서 일반공기에 의한 연소가 어려운 가연성 폐가스 또는 합성가스(고온형 연료전지 MCFC, SOFC에서 슬립된 가연성 가스)를 이용할 수 있으며, 이 가스를 내부 중심관에 장입된 연소반응촉매를 통과시켜 연소반응에 의한 발열을 유도한다.
발열반응에 의해서 발생된 에너지를 반경방향 및 축방향으로 전도 및 대류되면서 내부원통을 거쳐 외부 환상공간에 장입된 개질반응촉매로 전달받게 된다. 개질반응촉매로 전달된 열은 개질반응촉매에서 요구되는 개질온도에 도달될 때까지 개질반응촉매의 온도를 높이게 된다. 메탄과 수증기가 이 개질반응촉매에 도입될 때 메탄의 수증기 개질반응에 의해서 수소 및 일산화탄소 또는 이산화탄소가 농후한 혼합가스를 제조할 수 있다.
본 발명의 내부 연소반응에서의 발열과 외부 개질반응에서의 흡열에 따른 열전달을 더욱 용이하게 수행할 수 있는 어떠한 기하학적 구조도 내부원통의 내부 및 외피에 가공될 수 있다. 예를 들어 핀(fin)과 같은 구조물을 내부 원통의 내부 및 외부에 반경방향 및 축방향으로 장착함으로써 내부에서의 발열반응에 따른 열을 외부 환상공간의 개질촉매로 더욱 잘 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
핀과 같은 구조물의 표면에 수많은 돌기 또는 스크래치를 가공하여 마이크로 나노 스케일에서의 열전달을 꾀하여 내부 원통에서의 연소반응에 의한 열을 외부 환상공간의 개질반응촉매측으로 열을 전달할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 수소 제조장치의 측단면도이다. 이하 도 2를 참조해서 설명한다.
본 발명에 따른 수소 제조장치는 개질반응촉매(40)가 수용된 개질부(30), 연소반응촉매(20)가 수용되는 연소부(10) 및 상기 연소반응촉매(20) 및 상기 개질반응촉매(40)를 밀폐하는 다공판(50)이 포함된다.
상기 개질부(30)는 전체적으로 원통형상으로 형성되고, 메탄과 수증기의 혼합가스가 유입되는 제1연통구(32) 및 흡열반응에 의해서 생성된 수소가 배출되는 제2연통구(34)가 형성된다. 상기 메탄과 수증기의 혼합가스는 CH4, H2O로 이루어지는 것이 가능하다. 한편 혼합가스를 원료(feed)라고 칭하는 것도 가능하다. 상기 개질부(30)에서는 메탄과 수증기의 혼합가스와 개질반응촉매간에 반응이 이루어져 수소가 생성된다.
상기 연소부(10)는 상기 개질부(30)에 수용되고, 합성가스가 유입되는 인입구(12) 및 발열반응을 마친 합성가스가 배출되는 배출구(14)가 형성된다. 상기 합성가스는 H2, CO, CH4, H2O, CO2로 이루어지는 것이 가능하다. 특히 상기 합성가스는 연료성분인 H2, CO, CH4 를 기본적으로 포함하며, 상기 합성가스를 연료라고 칭하는 것도 가능하다. 상기 연소부(10)에서는 합성가스와 연소반응촉매간에 반응이 이루어져 열이 발생된다. 상기 연소부(10)는 원통형상으로 이루어져, 외부파이프에 연결되는 상기 인입구(12)와 상기 배출구(14)는 상기 연소부(10) 중앙의 단면과 동일하게 형성된다. 따라서 상기 연소부(10)의 단면적은 변화없이 일정하게 유지되어, 내부를 통과하는 유동은 원활한 유동 흐름을 형성할 수 있다.
상기 다공판(50)은 복수 개의 구멍(미도시)이 형성되어 합성가스 또는 혼합가스가 상기 다공판(50)을 통과할 수 있으며, 상기 연소부(10) 및 상기 개질부(30)의 양단에 설치된다. 상기 개질부(30)와 상기 연소부(10)에는 상기 다공판(50)이 각각 개별적으로 설치되는 것이 가능하다. 즉 상기 개질부(30)에는 상기 다공판(50)이 전체적으로 링(ring) 또는 도넛과 유사한 형상으로 이루어지고, 상기 연소부(10)에는 상기 다공판(50)이 전체적으로 원판과 유사한 형상으로 이루어져, 상기 개질부(30) 및 상기 연소부(10)에 개별적으로 고정될 수 있다.
상기 다공판(50)에 형성된 복수 개의 구멍을 통과하면서 합성가스는 미세한 유동들로 분할되어 상기 연소부(10)로 유입될 수 있다. 마찬가지로 혼합가스도 상기 다공판(50)에 형성된 복수 개의 구멍을 통과해서 미세한 유동들로 분할되어 상기 개질부(30)로 유입될 수 있다.
한편 상기 연소부(10)는 내측으로 돌출된 인너핀(fin)(16) 및 외측으로 돌출된 아우터핀(fin)(18)을 구비할 수 있다. 도 2에서는 도면을 간략하게 그리기 위해 인너핀(16) 및 아우터핀(18)을 생략하였으나, 이에 대해서는 도 3을 참조해서 자세히 설명한다.
특히 상기 제1연통구(32)는 상기 배출구(14)와 근접하고, 상기 제2연통구(34)는 상기 인입구(12)와 근접하게 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우에 도 2에 도시된 가스의 흐름 방향과 같이 메탄과 수증기의 혼합가스는 합성가스와 반대 방향으로 이동하게 된다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다. 즉 도 3은 수소 제조장치의 정단면도이다. 이하 도 3을 참조해서 설명한다.
상기 개질부(30)는 상기 연소부(10)를 전체적으로 둘러싸도록 설치된다. 즉 발열반응이 이루어지는 상기 연소부(10)는 흡열반응이 이루어지는 상기 개질부(30)에 의해서 전체적으로 밀폐되기 때문에 상기 연소부(10)에서 발생되는 열의 많은 양이 상기 개질부(30)로 전달될 수 있다.
상기 연소부(10)에는 방사방향으로 연장되는 아우터핀(18) 및 단면의 중심방향으로 연장되는 인너핀(16)이 구비된다.
상기 인너핀(16)은 상기 연소부(10)에서 내측방향으로 연장된다. 상기 인너핀(16)은 돌출형성된 돌출편(16a)과 함몰형성된 함몰편(16b)이 번갈아가면서 위치한다. 이때 상기 돌출편(16a)과 상기 함몰편(16b)은 상기 인너핀(16)의 연장된 방향을 따라 번갈아가면서 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의해서 상기 인너핀(16)이 상기 연소반응촉매(20)와 접촉할 수 있는 면적이 증가할 수 있다.
한편 상기 인너핀(16)은 복수 개 설치되어 열교환면적을 증가시키는 것이 가능하며, 도 3에 도시된 것보다 많은 개수가 설치되는 것이 가능하다.
상기 인너핀(16)은 상기 연소반응촉매(20)에 직접 접촉하여 열을 전달받을 수 있다.
상기 아우터핀(18)은 상기 연소부(10)에서 외측방향으로 연장된다. 상기 아우터핀(18)은 돌출형성된 돌출편(18a)과 함몰형성된 함몰편(18b)이 번갈아가면서 위치한다. 이때 상기 돌출편(18a)과 상기 함몰편(18b)은 상기 아우터핀(18)의 연장된 방향을 따라 번갈아가면서 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의해서 상기 아우터핀(18)이 상기 개질반응촉매(40)와 접촉할 수 있는 면적이 증가할 수 있다.
한편 상기 아우터핀(18)은 복수 개 설치되어 열교환면적을 증가시키는 것이 가능하며, 도 3에 도시된 것보다 많은 개수가 설치되는 것이 가능하다.
상기 아우터핀(18)은 상기 개질반응촉매(40)에 직접 접촉하여 열을 전달할 수 있다.
제작의 편의를 위해서 도 3에 도시된 바와 마찬가지로 아우터핀(18)을 인너핀(16) 보다 많은 개수 설치하는 것이 가능하다. 이는 인너핀(16)은 아우터핀(18)보다 공간 상의 제약으로 인해 제작이 어렵기 때문이다.
도 4는 가스의 흐름을 도시한 개략도이다. 도 4(a)는 메탄과 수증기의 혼합가스와 합성가스의 유동방향이 동일한 경우 즉, 평행류(parallel flow)의 형태이고, 도 4(b)는 메탄과 수증기의 혼합가스와 합성가스의 유동방향이 반대인 경우 즉, 카운터류(counter flow)의 형태를 나타낸다. 이하 도 4를 참조해서 설명한다.
즉 도 4(b)는 도 2에서 설명한 실시예에 따른 것이다.
반면에 도 4(a)는 상술한 실시예와 달리 상기 제1연통구(32)는 상기 인입구(12)와 근접하고, 상기 제2연통구(34)는 상기 배출구(14)와 근접하게 위치하여, 혼합가스는 합성가스와 동일한 방향으로 이동하게 된다. 도 4(a)에 대한 실시는 도 2에서 제1연통구(32) 및 제2연통구(34)의 위치를 서로 바꾸는 차이가 있을 뿐 다른 모든 것이 동일하므로 이에 대해서 자세한 설명이나 도면을 부가하지 않더라도 당업자는 상술한 설명을 바탕으로 이해할 수 있다고 판단되는바 생략한다.
한편 도 4(b)의 카운터류에서는 장치의 위치를 바꾸지 않고 제1연통구(32)를 수소가 배출되는 출구로 사용하고, 제2연통구(34)를 메탄과 수증기의 혼합가스가 유입되는 입구로 사용하여, 도 4(b)의 흐름을 구현하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명을 이용한 실험결과를 도시한 그래프이다. 우선 표 1의 내용을 설명하고, 이하 도 5를 참조해서 본 발명에 따라 실험한 결과를 설명한다.
평행류는 도 4(a)가 적용된 형태이고, 카운터류는 도 4(b)가 적용된 형태이다. 이는 설명의 편의상 혼합가스와 합성가스의 흐름이 동일한지 여부를 기준으로 구분하였다.
평행류 카운터류
생성되는 기체 fin 있음 fin 없음 fin 있음 fin 없음
H2 61.4 53.4 73.2 59.4
N2 0.0 0.0 0.0 0.0
CO 1.8 0.2 4.95 1.1
CH4 23.3 33.8 8.54 25.6
CO2 13.5 12.6 13.33 13.9
평행류(parallel flow)의 경우에 아우터핀 및 인너핀이 적용된 경우에는 H2(수소)가 61.4% 생산된 반면에, 핀이 적용되지 않는 경우에는 53.4% 밖에 생산되지 않은 것을 확인할 수 있다. 즉 본 발명과 같은 아우터핀과 인너핀에 의해서 상기 연소부(10)에서 생산된 열이 상기 개질부(30)로 많은 양이 전달되어 상기 개질부(30)에서 수소가 더 많이 생산된 것을 확인할 수 있다.
카운터류(counter flow)의 경우에 아우터핀 및 인너핀이 적용된 경우에는 H2(수소)가 73.2% 생산된 반면에, 핀이 적용되지 않는 경우에는 59.4% 밖에 생산되지 않은 것을 확인할 수 있다. 즉 본 발명과 같은 아우터핀과 인너핀에 의해서 상기 연소부(10)에서 생산된 열이 상기 개질부(30)로 많은 양이 전달되어 상기 개질부(30)에서 수소가 더 많이 생산된 것을 확인할 수 있다.
나아가 카운터류는 평행류에 비해서 동일한 연료에 의하더라도 더 많은 수소가 생산될 수 있음을 확인할 수 있다. 이는 카운터류의 경우에는 평행류에 비해서 상기 연소부(10)에서 생성된 열이 상기 개질부(30)로 많은 양이 전달되기 때문이다.
한편 도 5의 그래프는 가로축은 개질부측의 위치 즉 길이방향의 기준점으로부터의 거리를 나타내고, 세로축은 개질부측의 해당위치에서의 온도를 나타낸다.
실험한 결과에 따르면 카운터류이면서 핀을 구비하는 경우에는 개질부의 평균 온도가 다른 세 가지 경우에 비해서 높은 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과에 의해서 카운터류는 평행류보다, 핀이 있는 경우는 핀이 없는 경우보다 발열반응에 의해서 발생되는 열이 흡열반응으로 많이 전달된다는 사실을 확인할 수 있다. 즉 카운터류이면서 핀을 구비하는 경우에 보다 많은 수소를 생산할 수 있다.
도 6은 핀(fin)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 6은 보는 이의 편의를 위해 상기 연소부(10)의 외측면만을 간략히 도시하였다. 이하 도 6을 참조해서 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 연소부(10)에 형성된 핀(fin)을 좀 더 복잡한 형태로 가공할 수 있다.
도 6에 도시된 바처럼, 상기 아우터핀(18)이 상기 연소부(10)의 길이방향을 따라 나선형 형태로 연장되도록 가공되는 것이 가능하다. 이 경우 상기 제1연통구(32) 및 상기 다공판(50)을 통해서 유입된 혼합가스는 상기 아우터핀(18)의 나선형상을 따라 회전 및 직진운동을 하면서 반응이 이루어져 반응성이 향상될 수 있다. 나선형 형태는 나사선, 소용돌이선[渦線], 헬릭스 또는 스파이럴이라고도 할 수 있다.
물론 도 6은 도면을 명확하게 도시하기 위해 상기 아우터핀(18)을 두 개만 도시하였으나 그 이상으로 설치하는 것도 가능하다.
도 6에 도시되지는 않았지만 상기 인너핀(16)도 상기 아우터핀(18)과 유사한 형상으로 형성되는 것이 가능하다. 이 경우 상기 인입구(12)를 통해 유입된 합성가스는 상기 인너핀(16)의 나선형상을 따라 회전 및 직진운동을 하면서 반응이 이루어져 반응성이 향상될 수 있다.
특히 상기 인너핀(16) 및 상기 아우터핀(18)에는 도 6에는 도시되어 있지 않지만 상술한 돌출편(16a,18a) 및 함몰편(16b,18b)이 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 수소 제조장치의 작용에 대해서 이하 설명한다.
합성가스가 상기 인입구(12)를 통과하고 상기 다공판(50)을 통해서 유입되면 상기 연소반응촉매(20)와 접촉하면서 발열반응이 이루어진다. 이때 합성가스는 상기 다공판(50)을 통과하면서 유량이 상기 연소부(10) 내부에서 고르게 분포할 수 있다. 발열반응을 마친 합성가스는 상기 다공판(50)을 통과해서 상기 배출구(14)를 거쳐 외부로 배출된다.
발생된 열은 상기 연소부(10)의 인너핀(16)이나 상기 연소부(10)의 내주면에 전달되고, 다시 상기 연소부(10)의 외주면이나 상기 연소부(10)의 아우터핀(18)으로 전달된다. 그리고 열은 상기 개질반응촉매(40)를 가열하면서 상기 개질부(30)의 온도를 상승시킨다.
메탄과 수증기의 혼합가스는 상기 제1연통구(32)를 통해 상기 다공판(50)로 이동한 후에 상기 개질부(30)로 유입된다. 혼합가스는 가열된 상기 개질부(30) 내부에서 상기 개질반응촉매(40)와 흡열반응하면서 수소를 분리한다. 흡열반응이 이루어지기 위해서는 발열반응에서 생성된 열을 이용한다.
상기 개질반응촉매(40)와 반응해서 생성된 수소는 상기 다공판(50)을 통과한 후 상기 제2연통구(34)를 통해서 외부로 배출된다.
한편 상술한 바와 같이 상기 제1연통구(32) 및 상기 제2연통구(34)는 서로 위치가 바뀔 수 있어서, 혼합가스와 합성가스의 이동방향은 서로 동일하거나 반대방향을 이루는 것이 가능하다. 즉 본 발명에 따른 수소 제조장치는 카운터류는 물론 평행류로 구현가능하다.
특히 혼합가스와 합성가스의 이동방향이 반대인 카운터류이면서 상기 연소부에 인너핀(16) 및 아우터핀(18)이 형성된 경우에 가장 많은 수소가 생산될 수 있다는 실험결과는 앞에서 확인할 수 있다.
상기 아우터핀(18) 및 상기 인너핀(16)이 도 6에 도시된 바처럼 나선형으로 가공되는 경우 가스가 핀들과 접촉하는 거리가 길어지기 때문에 열교환 효율이 향상될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 종래 기술에 따른 수소 개질기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 수소 제조장치의 측단면도.
도 3은 도 2의 A-A 단면도.
도 4는 가스의 흐름을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명을 이용한 실험결과를 도시한 그래프.
도 6은 핀(fin)의 다른 실시예를 도시한 개략도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10: 연소부 12: 인입구
14: 배출구 16: 인너핀
18: 아우터핀 20: 연소반응촉매
30: 개질부 32: 제1연통구
34: 제2연통구 40: 개질반응촉매
50: 다공판

Claims (6)

  1. 메탄(CH4)과 수증기(H2O)의 혼합가스가 유입되는 제1연통구 및 흡열반응에 의해서 생성된 수소가 배출되는 제2연통구가 형성되며, 그 내부에 메탄과 수증기의 혼합가스와 흡열반응하는 개질반응촉매가 수용된 개질부;
    상기 개질부에 수용되고, 인입구를 통해서 유입된 합성가스와 발열반응하는 연소반응촉매를 수용하며, 반응을 마친 합성가스가 배출되는 배출구가 형성된 연소부; 및
    상기 연소반응촉매 및 상기 개질반응촉매가 밀폐되도록 상기 연소부 및 상기 개질부의 양단에 설치되는 다공판;을 포함하고,
    상기 연소부는 내측으로 돌출되어 상기 연소반응촉매에 접촉하는 인너핀(fin) 및 외측으로 돌출되어 상기 개질반응촉매에 접촉하는 아우터핀(fin)을 구비하며,
    상기 제1연통구는 상기 배출구와 근접하고, 상기 제2연통구는 상기 인입구와 근접하게 위치하여,
    혼합가스는 합성가스와 반대방향으로 이동하고,
    상기 합성가스는 H2, CO, CH4, H2O, CO2로 이루어지며,
    상기 연소부는 원통형상으로 이루어져, 외부파이프에 연결되는 상기 인입구와 상기 배출구는 상기 연소부 중앙의 단면과 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 수소 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인너핀 및 상기 아우터핀은 돌출된 돌출편과 함몰된 함몰편을 구비하고, 상기 돌출편과 상기 함몰편은 번갈아가면서 위치하며,
    상기 인너핀 및 상기 아우터핀은 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 수소 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인너핀 및 상기 아우터핀은 상기 연소부의 길이방향을 따라 나사선 형태로 연장되도록 가공된 것을 특징으로 하는 수소 제조장치.
  6. 삭제
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