KR101181149B1 - 태양열 열화학 수소생산장치 - Google Patents

태양열 열화학 수소생산장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양열 열화학 수소생산장치의 주변기기를 집광기의 구동축에 일체로 형성하여 집광기의 이동에 따른 주변기기의 간섭 가능성을 저감시킨 태양열 열화학 수소생산장치에 관한 것으로, 태양열을 집광하는 접시 형상의 집광기와; 상기 집광기의 일측에 위치하여 상기 집광기를 태양의 위치에 따라 회전시키는 구동축과; 상기 집광기의 일측에 위치하며, 상기 집광기로부터 집광된 태양열을 이용하여 금속산화물을 산화 또는 환원반응시키는 반응기와; 상기 구동축에 장착되며, 상기 반응기와 연결되어 수소를 발생 포집하는 주변기기를 포함하는 태양열 열화학 수소생산장치를 제공한다.

Description

태양열 열화학 수소생산장치{APPARATUS FOR PRODUCING HYDROGEN USING SOLAR THERMOCHEMISTRY}
본 발명은 태양열 열화학 수소생산장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 태양열 열화학 수소생산장치의 주변기기를 집광기의 구동축에 일체로 형성하여 집광기의 이동에 따른 주변기기의 간섭 가능성을 저감시킨 태양열 열화학 수소생산장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양에너지를 저장 가능한 화학에너지로 전환하기 위한 기술 중 물의 분해를 통한 수소 제조는 태양연료의 제조분야에서 중요한 오랜 목표이다. 상압에서 물이 분해되기 위해서는 열역학적으로 물의 분해 반응에 대한 깁스 자유 에너지(Gibbs free energy)가 0이 되는 온도인 약 4300 K의 온도가 필요하다. 이는 실질적으로 도달하기 어려운 온도이며 4000 K가 넘는 고온에서 견딜 수 있는 재질, 급냉 방법 및 수소의 분리 등 여러 가지 문제점을 안고 있다.
따라서 물의 분리를 낮은 온도에서 몇 가지 반응을 거쳐 실현하려는 연구가 진행되었고 이탈리아 Ispra연구소(EC 유럽공동체 부설)의 Ispra Mark I사이클이 실 험적으로 1273 K이하에서 물 분해의 가능성을 보여준 이후로 미국, 서독 및 일본을 중심으로 열화학 사이클 연구가 지속되어 200가지 이상의 열화학 사이클이 제안된 상황이다.
열화학 사이클 방법 중 태양열을 열원으로 이용하기에 적합한 방법인 금속산화물을 이용한 2단계 물 분해 사이클은 식 (1)과 같이 금속산화물을 열에너지로 환원시키는 열적 환원 단계와 식 (2)과 같이 환원된 금속산화물을 물로 산화시켜 수소를 제조하는 물 분해 단계로 이루어진다.
열적 환원 단계 (O2 생성)
MOox + 열에너지 → MOred + 1/2O2(g) ----- 식(1)
산화 단계 (H2 생성)
MOred + H2O(g) → MOox + H2(g) ----- (2)
여기서, MOox와 MOred는 각각 산화된 금속산화물과 환원된 금속산화물을 의미한다.
상기 금속산화물을 이용한 2단계 열화학사이클의 실현을 통한 수소발생장치는 태양열을 집광하는 집광기, 반응기 및 주변기기(BOP(Balance Of Plant) 시스템)으로 이루어진다.
그러나, 이러한 수소발생장치는 상기 주변기기가 상기 집광기를 구동시키는 구동축의 일측에 별도로 위치하므로, 상기 집광기를 태양고도에 따라 회전시키는 경우 상기 집광기가 상기 반응기 및 주변기기를 연결시키는 연결요소와 간섭을 일 으킨다는 문제점이 발생한다.
또한 상기 수소발생장치는 수증기 상태를 유지하기 위한 별도의 전기히터 등이 요구된다는 문제점을 가진다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 집광기가 태양의 고도에 따라 회전하는 경우에도 주변기기와 반응기의 연결요소와 간섭을 일으키지 않는 태양열 열화학 수소생산장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 집광기 및 반응기에서 발생하는 열을 재활용하여 수증기의 적정온도를 유지함으로써 별도의 히터가 필요 없는 구조의 태양열 열화학 수소생산장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 태양열을 집광하는 접시형상의 집광기(10)와; 상기 집광기(10)의 일측에 위치하여 상기 집광기(10)를 태양의 위치에 따라 회전시키는 구동축(11)과; 상기 집광기(10)에 장착되어 상기 집광기와 함께 이동하며, 상기 집광기(10)로부터 집광된 태양열을 이용하여 금속산화물을 산화 또는 환원반응시키는 반응기(20)와; 상기 구동축(11)에 장착되어 상기 구동축의 회전에 따라 상기 구동축과 함께 회전하며, 상기 반응기(20)와 연결되어 수소를 발생 포집하는 주변기기(30)를 포함하는 태양열 열화학 수소생산장치를 제공한다.
상기 주변기기(30)는, 상기 구동축의 일측에 결합되는 프레임(31)과; 상기 프레임 내부에 장착되며 내부에 질소가 충진되어 있는 질소탱크(32)와; 상기 질소탱크(32)의 입구측에 형성되며 삼방밸브인 제1전환밸브(36)와; 일단이 상기 제1전환밸브(36)의 양 배출구에 각각 연결되는 환원라인(39) 및 수증기발생라인(40)과; 상기 수증기발생라인(40)에 위치하여 수증기를 발생시키는 수증기 발생부(33)와; 상기 수증기 발생부 후단의 수증기 발생라인 일측에 형성되어 상기 수증기발생라인으로 이동하는 수증기를 가열하는 히터(41)와; 상기 환원라인(39) 및 수증기발생라인(40)의 타단이 각각 연결되는 제2전환밸브(37)와; 상기 제2전환밸브(37)와 연결관(42)에 의하여 연결되는 반응기(20)와; 상기 반응기의 배출구와 연결되며, 상기 반응기로부터 이송된 수증기를 물로 변환시키는 워터트랩(34)과; 상기 워터트랩(34)의 후단에 연결되는 3방 분리밸브(38)와; 상기 3방 분리밸브(38)의 제1연결구(38a)에 결합되어 상기 워터트랩(34)을 통과한 산소를 배출하는 산소배출관(42)과; 상기 3방 분리밸브(38)의 제2연결구(38b)에 결합되어 상기 반응기(20)에서 발생한 후 상기 워터트랩(34)을 통과한 수소를 저장하는 가스배출부(35)를 포함한다.
그리고 상기 제1전환밸브(36)는, 반응기가 1단계를 수행하는 경우에는 상기 질소탱크(32)로부터 공급된 질소를 환원라인(39)으로 공급하고, 상기 제2전환밸브(37)는 상기 환원라인(39)으로부터 공급된 질소를 반응기(20)로 공급하며, 상기 반응기가 2단계를 수행하는 경우에는 상기 제1전환밸브(36)는 상기 질소탱크(32)로부터 공급된 질소를 수증기발생라인(40)으로 공급하고 상기 제2전환밸브(37)는 상기 수증기발생라인(40)으로부터 공급된 질소를 상기 반응기(20)로 공급한다.
바람직하게는, 일단이 상기 반응기(20) 또는 집광기(10)와 연결되고, 타단은 상기 히터(41)에 연결되어 상기 반응기(20) 또는 집광기(10)에서 발생하는 열을 상기 히터(41)로 전달하는 열전도선(21)을 더 포함한다.
상술한 본 발명에 따르면, 집광기를 회전시키는 구동축의 일측에 주변기기를 직접 장착함으로써 집광기의 회전에 따라 주변기기와의 연결요소가 간섭이 발생하는 것을 미연에 방지한다.
또한, 반응기의 폐열을 재활용하여 수증기의 온도가 저하되는 것을 방지함으로써 별도의 히터가 필요 없는 태양열 열화학 수소생산장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 열화학 수소생산장치에 대해 상세하게 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 열화학 수소발생장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 BOP시스템의 일부절개 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 BOP시스템의 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 열화학 수소발생장치(100)는 집광기(10), 상기 집광기를 회전시키는 구동축(11), 금속산화물을 산화 또는 환원반응시키는 반응기(20), 주변기기(30)를 포함한다.
상기 집광기(10)는 접시형상으로 형성되며, 태양열을 집광하여 반응기 측으로 공급한다.
상기 구동축(11)은 상단이 상기 집광기와 결합되며, 지표면에 회전가능하도록 장착된다. 상기 구동축(11)은 태양의 위치에 따라 회전하여 상기 집광기의 태양열 집광 효율을 향상시킨다.
상기 반응기(20)는 상기 집광기(10)의 전방에 장착된다. 상기 반응기는 태양열을 이용하여 내부에 존재하는 금속 산화물(Fe3O4)에 대하여 다음과 같은 2단계의 반응을 순차적으로 실행한다.
Fe3O4 = 3FeO + 1/2O2 (High-temperature Thermal Reduction of metal oxide: 1단계)
3FeO + H2O(steam) = Fe3O4 + H2 (Low-temperature Water Decomposition with reduced metal oxide: 2단계)
그리고 상기 주변기기(30)는 상기 구동축 상에 일체형으로 장착되며, 상기 반응기와 연결되어 수소를 발생, 포집한다.
도 2 및 도 3을 참조하면 상기 주변기기(30)는, 프레임(31), 상기 프레임 내부에 장착되는 질소탱크(32), 상기 질소탱크(32)의 입구측에 형성되는 제1전환밸브(36), 상기 제1전환밸브(36)의 양 배출구에 각각 연결되는 환원라인(39) 및 수증기발생라인(40), 상기 수증기를 발생시키는 수증기 발생부(33), 히터(41), 제2전환밸브(37), 반응기(20), 워터트랩(34), 3방 분리밸브(38), 산소배출관(42), 가스배출부(35)를 포함한다.
상기 프레임(31)은 사각박스 형상으로 구성되어 내부에 일정 공간이 형성된다. 상기 일정공간은 두개의 공간으로 나누어지며, 상측 공간에는 질소탱크(32), 수증기발생부(33)가 장착되고, 상기 프레임(31)의 하부공간에는 워터트랩(34) 및 가스배출부(35)가 설치된다.
이러한 상기 프레임(31)은 상기 구동축(11)의 일측에 일체로 결합되어, 상기 구동축(11)이 회전하는 경우 같이 회전하도록 구성된다.
이에 따라 구동축(11)에 대하여 상기 프레임(31)을 포함한 주변기기(30)의 상대위치가 고정되므로 종래에 사용되던 고가의 플렉시블 연결부가 필요 없게 될 뿐만 아니라, 상기 구동축(11) 및 집광기(10)의 회전에 대한 주변기기(30)의 간섭도 나타나지 않는다.
또한, 주변기기(30)와 반응기(20)의 거리가 감소하므로 그에 따른 열손실 및 재료의 절감을 가져온다.
그리고, 상기 질소탱크(32)는 상기 프레임(31)의 내측 상부공간에 장착되며 내부에 질소가 충진된다. 상기 질소탱크(32)의 입구측에는 질소유량계(51)가 설치된다.
상기 질소유량계(51)의 일측에는 제1전환밸브(36)가 장착된다. 상기 제1전환밸브(36)는 삼방밸브로서 유로를 선택적으로 변경하여 상기 질소탱크(32)로부터 공급된 질소를 제2전환밸브(37) 또는 상기 수증기발생부(33)로 공급한다.
상기 제1전환밸브(36)의 일측에는 환원라인(39)이 연결되고, 타측에는 수증기발생라인(40)이 연결된다. 도 2,3을 참조하면 환원라인(39)은 상기 제1전환밸브(36)에 일단이 연결되고, 상기 제2전환밸브(37)에 타단이 연결되어 상기 제1전환밸브(36) 및 상기 제2전환밸브(37)를 연결시킨다.
상기 환원라인(39)은 상기 반응기(20)가 1단계(환원작용)의 작용을 실행하는 경우 상기 질소탱크의 질소를 제1,2전환밸브(36)(37)를 통하여 상기 반응기(20)로 이송하는 기능을 한다.
한편, 상기 수증기 발생라인(40)은 일단이 상기 제1전환밸브(36)에 연결되고, 타단이 상기 제2전환밸브(37)에 연결되되, 중간에 수증기를 발생시키는 발생부(33)가 위치한다. 그리고 상기 수증기발생라인의 일측에는 히터(41)가 위치한다. 상기 히터는 상기 수증기발생라인(40)을 연속하여 감싸는 열선구조로 형성된다.
상기 히터(41)의 일측에는 일단이 반응기(20)와 연결되고 타단이 상기 히터(41)와 연결되는 열전도선(21)이 형성된다. 상기 열전도선(21)은 일단과 연결된 반응기에서 발생하는 열을 흡수하여 상기 히터로 공급함으로써 상기 반응기의 폐열을 재활용할 수 있도록 한다. 본 실시예에서는 열전도선(21)의 일단이 반응기(20)와 연결된 것을 제시하였으나, 열전도선(21)의 일단을 집광기에 직접 연결되는 것도 물론 가능하다.
상기 수증기발생라인(40)은 상기 반응기(20)가 2단계(수소발생)의 작용을 실행하는 경우에 상기 질소탱크(32)의 질소를 제1전환밸브(36)를 통하여 상기 수증기발생부(33)로 공급한다. 상기 수증기발생부(33)로 공급된 질소는 상기 수증기발생부(33)가 생성한 수증기를 반응기(20)측으로 밀어낸다.
상기 히터(41)는 상기 수증기 발생라인(40)을 이동하는 수증기를 가열하여 일정한 온도를 유지하도록 한다. 이에 따라 수증기는 일정한 온도를 유지함으로써 물로 액화되는 것이 방지된다.
그리고 상기 제2전환밸브(37)와 상기 반응기(20) 사이에는 이들을 연결하는 연결관(45)이 개재된다.
상기 워터트랩(34)은 상기 반응기(20)의 배출구측에 위치하여 상기 반응기(20)를 통과한 수증기를 공급받아 냉각, 액화시켜 수소와 분리한다.
그리고 상기 워터트랩(34)의 후단에는 3방 분리밸브(38)가 장착된다. 상기 3방 분리밸브(38)는 산소와 수소를 분류하는 것으로, 상기 3방 분리밸브(38)의 제1연결구(38a)는 산소배출관(42)과 연결되고, 상기 3방 분리밸브(38)의 제2연결구(38b)는 가스배출부(35)와 연결된다.
상기 3방 분리밸브(38)는 상기 반응기(20)가 1단계 공정을 실행하여 산소를 발생시키는 경우에는 워터트랩(34)을 통과한 상기 산소를 산소배출관(42)을 통하여 외부로 배출시키고, 상기 반응기(20)가 2단계 공정을 실행하여 수소를 발생시키는 경우에는 유로를 변경하여 상기 수소를 상기 가스배출부(35)로 이송시킨다.
상기 가스배출부(35)는, 상기 3방 분리밸브(38)를 통하여 공급된 수소를 용기 내에 저장한다.
이하, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 열화학 수소생산장치는 다음과 같이 작동된다.
본 발명의 집광기(10)에 의하여 태양열이 집광되어 반응기(20)로 공급되면, 상기 반응기(20)로 공급된 열에 의하여 반응기(20)에서는 1단계반응(환원반응)이 수행되며, 이에 따라 FeO 및 산소가 발생한다.
이 때, 상기 질소탱크(32)에 충진된 질소는 제1전환밸브(36), 환원라인(39), 제2전환밸브(37)를 통하여 반응기(20)로 공급되며, 이 반응기(20)로 공급된 질소는 1단계에서 발생한 반응기의 산소를 워터트랩(34)으로 밀어낸다.
상기 워터트랩(34)으로 밀려난 산소는 상기 3방 분리밸브(38)를 통하여 산소배출관(42)으로 이동한 후 외부로 배출된다.
상기 1단계반응이 끝나고, 2단계반응이 시작되면 제1,2전환 밸브(36)(37)의 유로가 변경되어, 상기 질소탱크(32)의 질소는 수증기 발생부(33)로 공급된다. 상기 질소는 상기 수증기 발생부(33)에서 발생한 수증기를 제2전환밸브(37) 측으로 밀어낸다.
상기 제2전환밸브(37) 측으로 밀려난 수증기는 제2전환밸브(37)를 통하여 반 응기로 공급된다.
상기 수증기는 상기 반응기(20)의 1단계에서 생성된 FeO와 반응하여 수소를 생성한다. 생성된 수소는 미반응된 수증기와 함께 워터트랩(34)으로 이동한다.
상기 워터트랩(34)은 미반응된 수증기를 냉각, 액화시켜 포집한다. 이에 따라 상기 수소는 상기 워터트랩(34)에서 수증기와 분리된 후 상기 3방 분리밸브(38)를 통하여 가스배출부(35)로 이동하여 저장된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 열화학 수소발생장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 BOP시스템의 일부절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 BOP시스템의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100 : 수소생산장치 10 : 집광기
11 : 구동축 20 : 반응기
21 : 열전도선 30 : 주변기기
32 : 질소탱크 33 : 수증기 발생부
34 : 워터트랩 35 : 가스배출부
36 : 제1전환밸브 37 : 제2전환밸브
38 : 분리밸브 39 : 환원라인
40 : 수증기 발생라인 41 : 히터

Claims (5)

  1. 태양열을 집광하는 접시형상의 집광기(10); 상기 집광기(10)의 일측에 위치하여 상기 집광기(10)를 태양의 위치에 따라 회전시키는 구동축(11); 상기 집광기(10)에 장착되어 상기 집광기와 함께 이동하며, 상기 집광기(10)로부터 집광된 태양열을 이용하여 금속산화물을 산화 또는 환원반응시키는 반응기(20); 상기 구동축(11)에 장착되어 상기 구동축의 회전에 따라 상기 구동축과 함께 회전하며, 상기 반응기(20)와 연결되어 수소를 발생 포집하는 주변기기(30)를 포함하되,
    상기 주변기기(30)는,
    상기 구동축의 일측에 결합되는 프레임(31)과; 상기 프레임 내부에 장착되며 내부에 질소가 충진되어 있는 질소탱크(32)와; 상기 질소탱크(32)의 입구측에 형성되며 삼방밸브인 제1전환밸브(36)와; 일단이 상기 제1전환밸브(36)의 양 배출구에 각각 연결되는 환원라인(39) 및 수증기발생라인(40); 상기 수증기발생라인(40)에 위치하여 수증기를 발생시키는 수증기 발생부(33); 상기 수증기 발생부 후단의 수증기 발생라인 일측에 형성되어 상기 수증기발생라인으로 이동하는 수증기를 가열하는 히터(41); 상기 환원라인(39) 및 수증기발생라인(40)의 타단이 각각 연결되는 제2전환밸브(37); 상기 제2전환밸브(37)와 연결관(42)에 의하여 연결되는 반응기(20); 상기 반응기의 배출구와 연결되며, 상기 반응기로부터 이송된 수증기를 물로 변환시키는 워터트랩(34); 상기 워터트랩(34)의 후단에 연결되는 3방 분리밸브(38); 상기 3방 분리밸브(38)의 제1연결구(38a)에 결합되어 상기 워터트랩(34)을 통과한 산소를 배출하는 산소배출관(42); 상기 3방 분리밸브(38)의 제2연결구(38b)에 결합되어 상기 반응기(20)에서 발생한 후 상기 워터트랩(34)을 통과한 수소를 저장하는 가스배출부(35)를 포함하고,
    일단이 상기 반응기(20) 또는 집광기(10)와 연결되고, 타단은 상기 히터(41)에 연결되어 상기 반응기(20) 또는 집광기(10)에서 발생하는 열을 상기 히터(41)로 전달하는 열전도선(21)을 더 포함하는 태양열 열화학 수소 발생장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속산화물은 Fe3O4 이고,
    상기 반응기는, 태양열을 이용하여 내부에 존재하는 Fe3O4에 대하여 다음과 같은 1단계 및 2단계의 반응을 순차적으로 실행하여 수소를 발생시키는 태양열 열화학 수소생산장치.
    Fe3O4 = 3FeO + 1/2O2 (High-temperature Thermal Reduction of metal oxide: 1단계)
    3FeO + H2O(steam) = Fe3O4 + H2 (Low-temperature Water Decomposition with reduced metal oxide: 2단계)
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1전환밸브(36)는, 반응기가 1단계를 수행하는 경우에는 상기 질소탱크(32)로부터 공급된 질소를 환원라인(39)으로 공급하고, 상기 제2전환밸브(37)는 상기 환원라인(39)으로부터 공급된 질소를 반응기(20)로 공급하며, 상기 반응기가 2단계를 수행하는 경우에는 상기 제1전환밸브(36)는 상기 질소탱크(32)로부터 공급된 질소를 수증기발생라인(40)으로 공급하고 상기 제2전환밸브(37)는 상기 수증기발생라인(40)으로부터 공급된 질소를 상기 반응기(20)로 공급하는 태양열 열화학 수소 발생장치.
  5. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102621148B1 (ko) * 2021-11-11 2024-01-04 이화여자대학교 산학협력단 바이오매스 가스화 공정과 결합된 수소 생성 열화학적 레독스 사이클

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1121101A (ja) * 1997-06-30 1999-01-26 Yutaka Tamaura 水素の製造方法及び水素発生反応作用剤
JP2004269296A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Kurosaki Harima Corp 水の分解による水素製造法とそれに使用する反応媒体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1121101A (ja) * 1997-06-30 1999-01-26 Yutaka Tamaura 水素の製造方法及び水素発生反応作用剤
JP2004269296A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Kurosaki Harima Corp 水の分解による水素製造法とそれに使用する反応媒体

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150094825A (ko) * 2014-02-10 2015-08-20 인하대학교 산학협력단 태양열 열화학 수소생산장치
KR101567189B1 (ko) 2014-02-10 2015-11-09 인하대학교 산학협력단 태양열 열화학 수소생산장치
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