KR102289868B1 - Hydrogen generating apparatus using microoranism and hydrogen generating method using it - Google Patents

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Abstract

미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치 및 수소 생산 방법이 소개된다.
이 중에서 수소 생산 장치는 미생물 및 개미산이 포함된 원료를 공급하는 원료 탱크와, 해수를 공급하기 위한 해수 펌프와, 선박의 폐열을 이용하여 원료 및 해수를 예열하는 제 1 열교환기와, 원료 및 해수가 예열된 상태에서 개미산을 이용한 미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산하는 수소 반응기와, 해수 펌프를 통해 해수를 공급받아 수소 반응기에서 생산된 수소 및 이산화탄소를 냉각시키는 제 2 열교환기를 포함할 수 있다.An apparatus for producing hydrogen on a ship using microorganisms and a method for producing hydrogen are introduced.
Among them, the hydrogen production device includes a raw material tank for supplying raw materials containing microorganisms and formic acid, a seawater pump for supplying seawater, a first heat exchanger for preheating raw materials and seawater using waste heat of a ship, and raw materials and seawater A hydrogen reactor for producing hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction using formic acid in a preheated state, and a second heat exchanger for cooling the hydrogen and carbon dioxide produced in the hydrogen reactor by receiving seawater through a seawater pump.

Figure R1020190089678
Figure R1020190089678

Description

미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치 및 수소 생산 방법{HYDROGEN GENERATING APPARATUS USING MICROORANISM AND HYDROGEN GENERATING METHOD USING IT}Hydrogen production apparatus and hydrogen production method for ships using microorganisms

본 발명은 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치 및 수소 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing hydrogen on a ship using microorganisms and a method for producing hydrogen.

일반적으로, 바이오수소공정은 생물학적 수성가스전환반응(Water Gas Shift Reaction)을 통해 진행된다. 생물학적 수성가스전환반응은 기본적으로 일산화탄소(CO)와 물(H2O)를 반응물로 하여 수소(H2)와 이산화탄소(CO2)를 생산할 수 있다.In general, the biohydrogen process proceeds through a biological water gas shift reaction (Water Gas Shift Reaction). The biological water gas shift reaction basically uses carbon monoxide (CO) and water (H 2 O) as reactants to produce hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ).

그런데 일산화탄소 가스 또는 일산화탄소 가스를 포함한 일산화탄소 함유가스는, 철저한 관리가 필요한 유독가스이다. 이러한 유독가스는 선박과 같은 움직임이 많은 사이트에서 유지 및 관리에 어려움이 있고, 저장 및 보관에 소요되는 면적이 큰 편이다. However, carbon monoxide gas or carbon monoxide-containing gas including carbon monoxide gas is a toxic gas that requires thorough management. These toxic gases are difficult to maintain and manage at sites with a lot of movement, such as ships, and the area required for storage and storage is large.

또한, 바이오수소공정의 반응온도는 80℃ 정도(70~90℃)이므로, 반응기 전단을 예열하기 위한 예열장치와, 반응기 후단의 가스 냉각을 위한 냉각장치가 필수적이다. 이에 따라, 반응기의 승온, 온도유지 및 배가스 냉각을 위한 별도의 설비가 추가되어야 하고, 그에 따른 에너지 비용이 발생된다. In addition, since the reaction temperature of the biohydrogen process is about 80°C (70~90°C), a preheating device for preheating the front end of the reactor and a cooling device for cooling the gas at the rear end of the reactor are essential. Accordingly, a separate facility for increasing the temperature of the reactor, maintaining the temperature, and cooling the exhaust gas must be added, and energy costs are incurred accordingly.

한편, 선박용 연료전지는 한정된 공간에 많은 연료를 저장해야하는 선박의 특성과 배기가스의 환경오염에 대한 해결방안으로 주목받고 있다. 선박용 연료전지의 연료로서, 수소를 사용하는 것이 가장 바람직하나, 현재 고압의 수소 및 액체수소를 선박 연료로 활용하기 위해서는 대량 수송 및 저장 등의 기술적 방안이 필요하다. On the other hand, marine fuel cells are attracting attention as a solution to the environmental pollution of exhaust gases and characteristics of ships that need to store a lot of fuel in a limited space. As a fuel for a fuel cell for a ship, it is most preferable to use hydrogen. However, in order to utilize hydrogen and liquid hydrogen at high pressure as a fuel for a ship, technical measures such as mass transportation and storage are required.

특허문헌: 국내 등록특허 10-1726960호 (2017. 04. 07. 등록)Patent Literature: Domestic Registered Patent No. 10-1726960 (2017. 04. 07. Registered)

본 발명의 실시예들은 개미산을 일산화탄소의 공급원료로 활용할 수 있는 선박의 수소 생산 장치 및 수소 생산 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a hydrogen production apparatus and a hydrogen production method of a ship that can utilize formic acid as a feedstock of carbon monoxide.

또한, 본 발명의 실시예들은 개미산을 이용한 미생물전환반응에 필요한 열로 선박의 폐열을 활용할 수 있는 선박의 수소 생산 장치 및 수소 생산 방법을 제공하고자 한다.In addition, embodiments of the present invention are to provide a hydrogen production apparatus and a hydrogen production method of a ship that can utilize the waste heat of the ship as heat required for the microbial conversion reaction using formic acid.

본 발명의 일 측면에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치는, 개미산(formate)이 포함된 원료를 공급하는 원료 탱크; 해수를 공급하기 위한 해수 펌프; 선박의 폐열을 이용하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열하는 제 1 열교환기; 상기 원료 및 상기 해수가 예열된 상태에서, 상기 개미산을 이용한 미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산하는 수소 반응기; 및 상기 해수 펌프를 통해 해수를 공급받아 상기 수소 반응기에서 생산된 수소 및 이산화탄소를 냉각시키는 제 2 열교환기;를 포함할 수 있다.Hydrogen production apparatus for a ship using a microorganism according to an aspect of the present invention, a raw material tank for supplying a raw material containing formic acid (formate); a seawater pump for supplying seawater; a first heat exchanger for preheating the raw material and the seawater using waste heat of a ship; a hydrogen reactor for producing hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction using the formic acid in a state in which the raw material and the seawater are preheated; and a second heat exchanger for cooling the hydrogen and carbon dioxide produced in the hydrogen reactor by receiving seawater through the seawater pump.

이때, 수소 생산 장치는, 생산된 상기 수소 및 이산화탄소를 정제하여 분리하는 정제 유닛; 및 상기 수소 반응기에서 배출된 폐수를 정화하여 배출하는 폐수 처리 유닛;을 더 포함할 수 있다.In this case, the hydrogen production apparatus includes: a purification unit for purifying and separating the produced hydrogen and carbon dioxide; and a wastewater treatment unit for purifying and discharging wastewater discharged from the hydrogen reactor.

또한, 상기 수소 반응기는 상기 원료 및 상기 해수가 70~ 90 ℃ 범위로 예열된 상태에서, 상기 개미산을 반응물로 한 미생물의 미생물전환반응을 통해, 수소 및 이산화탄소를 생산할 수 있다.In addition, the hydrogen reactor can produce hydrogen and carbon dioxide through the microbial conversion reaction of microorganisms using the formic acid as a reactant in a state in which the raw material and the seawater are preheated to a range of 70 to 90 ° C.

또한, 상기 제 1 열교환기는 선박의 엔진으로부터 회수된 폐 냉각수와, 엔진에서 배출되는 연소 배기가스에 의해 가열된 폐 가스를 이용하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열할 수 있다.In addition, the first heat exchanger may preheat the raw material and the seawater using the waste coolant recovered from the engine of the ship and the waste gas heated by the combustion exhaust gas discharged from the engine.

또한, 상기 제 1 열교환기는 상기 제 2 열교환기의 냉각에 사용된 냉각수를 회수하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열할 수 있다.In addition, the first heat exchanger may recover the cooling water used for cooling the second heat exchanger to preheat the raw material and the seawater.

또한, 상기 미생물은 상기 개미산을 이용하여 수소를 생성할 수 있는 해양 고온 혐기성 미생물을 포함할 수 있다.In addition, the microorganism may include a marine high-temperature anaerobic microorganism capable of generating hydrogen using the formic acid.

본 발명의 일 측면에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 방법은, 미생물 및 개미산이 포함된 원료와 해수를 공급하는 단계; 선박의 폐열을 이용하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열하는 단계; 예열된 상기 원료 및 상기 해수를 이용한 수소 반응기의 미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산하는 단계; 및 생산된 수소 및 이산화탄소를 해수로 냉각시키는 단계;를 포함할 수 있다.A method for producing hydrogen in a ship using microorganisms according to an aspect of the present invention includes: supplying raw materials and seawater containing microorganisms and formic acid; preheating the raw material and the seawater using waste heat of a ship; producing hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction of a hydrogen reactor using the preheated raw material and the seawater; and cooling the produced hydrogen and carbon dioxide with seawater.

이때, 수소 생산 방법은, 상기 수소 및 이산화탄소를 생산하는 단계 이후, 상기 수소 반응기에서 배출되는 폐수를 정화하여 배출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In this case, the hydrogen production method may further include, after the production of hydrogen and carbon dioxide, the step of purifying and discharging wastewater discharged from the hydrogen reactor.

또한, 수소 생산 방법은, 상기 수소 및 이산화탄소를 냉각시키는 단계 이후, 생산된 상기 수소 및 이산화탄소를 정제하여 분리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen production method, after the step of cooling the hydrogen and carbon dioxide, purifying and separating the produced hydrogen and carbon dioxide; may further include.

본 발명의 실시예들은 해양에서 해수를 직접 공급받을 수 있으므로, 해수의 저장을 위한 별도의 해수 저장 설비가 불필요하고, 이를 통해, 수소(바이오수소) 제조설비의 건설비 및 운영비를 절감할 수 있다는 이점이 있다.Since the embodiments of the present invention can receive seawater directly from the sea, a separate seawater storage facility for storing seawater is unnecessary, and through this, the construction cost and operating cost of a hydrogen (bio-hydrogen) manufacturing facility can be reduced. There is this.

또한, 본 발명의 실시예들은 선박의 엔진을 냉각하는 냉각수(해수)를 수소 반응기의 예열에 필요한 열원으로 직접 또는 간접적으로 이용함으로써, 수소 반응기의 예열에 필요한 예열 온도(70 ~ 90℃) 까지 가열하는데 필요한 에너지를 절감할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the embodiments of the present invention directly or indirectly use the cooling water (seawater) for cooling the engine of the ship as a heat source required for preheating the hydrogen reactor, heating to the preheating temperature (70 ~ 90 ℃) required for the preheating of the hydrogen reactor This has the advantage of being able to save the energy required to do it.

또한, 본 발명의 실시예들은 수소(바이오 수소)의 생산시 배출되는 가스를 해수를 통해 냉각할 수 있으므로, 냉각을 위한 설비가 매우 간단해질 수 있고, 결국, 설비의 운영비가 절감될 수 있다는 이점이 있다.In addition, since the embodiments of the present invention can cool the gas discharged during the production of hydrogen (bio-hydrogen) through seawater, the facility for cooling can be very simple, and consequently, the operating cost of the facility can be reduced. There is this.

또한, 본 발명의 실시예들은 개미산을 수소의 제조에 필요한 일산화탄소의 공급원료로 활용함으로써, 별도의 일산화탄소 공급 인프라가 불필요하다는 이점이 있다.In addition, the embodiments of the present invention by utilizing formic acid as a feedstock of carbon monoxide necessary for the production of hydrogen, there is an advantage that a separate carbon monoxide supply infrastructure is unnecessary.

또한, 본 발명의 실시예들은 수소 연료전지 선박에 필요한 수소를 해상에서 생산 및 직접 공급할 수 있으므로, 선박 내에서 수소 공급을 위한 인프라 비용을 최소화할 수 있고, 선박에서 필요한 수소의 공급 뿐만 아니라, 수소가 필요한 수요처(해상, 섬, 육지...)로 이동하여 수소를 공급할 수 있다는 이점이 있다.In addition, since the embodiments of the present invention can produce and directly supply hydrogen required for a hydrogen fuel cell ship at sea, it is possible to minimize the infrastructure cost for hydrogen supply in the ship, and not only the supply of hydrogen required in the ship, but also hydrogen It has the advantage of being able to supply hydrogen by moving to the required demand (sea, island, land...).

또한, 본 발명의 실시예들은 수소 반응기에서 발생된 폐수를 해양 방류 기준에 만족하는 수준으로 폐수 처리한 후 해상으로 방류할 수 있으므로, 육상 설비와 비교하여 폐수의 처리를 위한 건설비 및 운영비가 절감될 수 있다는 이점이 있다.In addition, in the embodiments of the present invention, since wastewater generated in the hydrogen reactor can be discharged to the sea after treating the wastewater to a level that meets the marine discharge standard, the construction cost and operating cost for wastewater treatment can be reduced compared to onshore facilities. There is an advantage that you can.

또한, 본 발명의 실시예들은 선박의 연소 배기가스를 이용하여 예열된 해수를 수소 생산 설비에 공급함으로써, 예열을 위해 필요한 별도의 에너지 비용을 절감시킬 수 있다는 이점이 있다.In addition, the embodiments of the present invention have an advantage in that it is possible to reduce a separate energy cost required for preheating by supplying seawater preheated by using the combustion exhaust gas of a ship to a hydrogen production facility.

또한, 본 발명의 실시예들은 대형 선박의 장거리 운행 시, 수소를 자체 생산하면서 운행이 가능하므로, 선박의 장거리 운행에 따른 연료 저장 및 공급 문제를 해결할 수 있다는 이점이 있다.In addition, the embodiments of the present invention have the advantage of being able to solve the fuel storage and supply problem according to the long-distance operation of the ship, since it is possible to operate while producing hydrogen on its own during long-distance operation of a large vessel.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 방법을 도시한 순서도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for producing hydrogen in a vessel using microorganisms according to a first embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram illustrating a state in which the apparatus for producing hydrogen in a ship using microorganisms according to the first embodiment of the present invention is installed in the ship.
3 is a configuration diagram illustrating an apparatus for producing hydrogen in a vessel using microorganisms according to a second embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram illustrating a state in which an apparatus for producing hydrogen in a ship using microorganisms according to a second embodiment of the present invention is installed in the ship.
5 is a flowchart illustrating a method for producing hydrogen in a vessel using microorganisms according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation according to the embodiment of the present invention will be described in detail. The following description is one of several aspects of the present invention that is claimable, and the following description may form a part of the detailed description of the present invention. However, in describing the present invention, detailed descriptions of known configurations or functions may be omitted for clarity of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of making various changes and may include various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, terms including ordinal numbers such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. When it is said that a component is 'connected' or 'connected' to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for producing hydrogen on a ship using microorganisms according to a first embodiment of the present invention, and FIG. It is a configuration diagram showing the installed state.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박의 수소 생산 장치(10)는, 원료 탱크(100), 해수 펌프(200), 제 1 열교환기(310), 수소 반응기(400), 제 2 열교환기(320), 정제 유닛(500) 및 폐수 처리 유닛(600)을 포함할 수 있다.1 to 2, the hydrogen production apparatus 10 for a ship according to the first embodiment of the present invention includes a raw material tank 100, a seawater pump 200, a first heat exchanger 310, It may include a hydrogen reactor 400 , a second heat exchanger 320 , a purification unit 500 , and a wastewater treatment unit 600 .

구체적으로, 원료 탱크(100)는 개미산(formate) 및 영양분(yeast)을 제 1 열교환기(310)에 공급할 수 있다. 원료 탱크(100)는 개미산 및 영양분이 저장 가능한 탱크 형태로 제공될 수 있다. 이 원료 탱크(100)는 개미산 및 영양분이 독립적으로 저장되는 복수 개로 제공될 수 있다. 또는 원료 탱크(100)는 개미산 및 영양분이 각각 저장되는 복수의 챔버를 갖는 하나로 제공될 수도 있다. Specifically, the raw material tank 100 may supply formic acid and nutrients (yeast) to the first heat exchanger 310 . The raw material tank 100 may be provided in the form of a tank that can store formic acid and nutrients. This raw material tank 100 may be provided in a plurality of formic acid and nutrients are stored independently. Alternatively, the raw material tank 100 may be provided as one having a plurality of chambers in which formic acid and nutrients are stored, respectively.

본 실시예에서, 원료 탱크(100)는 개미산 및 영양분이 저장되는 탱크 형태로 제공되지만, 탱크 형태 이외에도, 개미산 및 영양분의 공급이 가능한 다양한 형태로 제공될 수 있다.In this embodiment, the raw material tank 100 is provided in the form of a tank in which formic acid and nutrients are stored, but in addition to the tank form, it may be provided in various forms capable of supplying formic acid and nutrients.

여기서, 원료 탱크(100)에 저장되는 개미산은, 일산화탄소 함유가스(예, 제철소 부생가스, 석탄 열분해가스, 석탄 합성가스 등)에서 전환되어 원료 탱크(100)에 공급되거나, 완성품의 저순도 개미산이 원료 탱크(100)에 저장될 수 있다. 예컨대, 수소를 생산하기 위한 원료 중 하나인 일산화탄소의 공급 원료로서, 선박(20) 내 보관 및 관리가 용이한 개미산이 활용됨으로써, 원료의 운반, 저장 및 보관이 유리해질 수 있다. 그리고 원료 탱크(100)에 저장되는 영양분(yeast)은 해수에 포함된 미생물에 공급되므로, 미생물을 이용한 수소의 생산량에 도움을 줄 수 있다.Here, the formic acid stored in the raw material tank 100 is converted from carbon monoxide-containing gas (eg, ironworks by-product gas, coal pyrolysis gas, coal syngas, etc.) and supplied to the raw material tank 100, or the low-purity formic acid of the finished product is It may be stored in the raw material tank 100 . For example, as a feedstock of carbon monoxide, which is one of the raw materials for producing hydrogen, formic acid, which is easy to store and manage in the ship 20, is utilized, so that transport, storage and storage of raw materials can be advantageous. And since the nutrients (yeast) stored in the raw material tank 100 are supplied to the microorganisms contained in the seawater, it can help the production of hydrogen using the microorganisms.

원료 탱크(100)에는 원료의 배출량을 조절하는 원료 밸브(미도시)와, 원료의 배출 압력을 조절하는 원료 컴프레셔(미도시)가 마련될 수 있다. 이들 원료 밸브 및 원료 컴프레셔는, 원료의 공급량을 및 공급 압력을 제어하기 위해 탱크에 적용되는 통상적인 구성들과 대응되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The raw material tank 100 may be provided with a raw material valve (not shown) for controlling the discharge of raw materials and a raw material compressor (not shown) for controlling the discharge pressure of raw materials. These raw material valves and raw material compressors correspond to conventional configurations applied to the tank to control the supply amount and supply pressure of raw materials, and thus detailed description thereof will be omitted.

해수 펌프(200)는 해양의 해수를 선박(20)으로 공급하기 위한 공급 압력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 해수 펌프(200)는 해수를 선박(20)의 엔진(21)에 냉각수로서 공급할 수 있다. 또한, 해수 펌프(200)는 해수를 선박(20)의 제 1 열교환기(310) 및 제 2 열교환기(320)에 공급할 수 있다. 이와 같이, 해수 펌프(200)는 해양의 해수를 선박(20)에 직접 공급할 수 있으므로, 해수를 저장하기 위한 별도의 저장 장치가 불필요해 질 수 있다.The seawater pump 200 may provide a supply pressure for supplying seawater of the sea to the vessel 20 . For example, the seawater pump 200 may supply seawater as coolant to the engine 21 of the ship 20 . In addition, the seawater pump 200 may supply seawater to the first heat exchanger 310 and the second heat exchanger 320 of the ship 20 . In this way, since the seawater pump 200 can directly supply seawater from the sea to the ship 20, a separate storage device for storing seawater may become unnecessary.

해수 펌프(200)를 통해 공급되는 해수에는, 해양 고온 혐기성 미생물이 포함될 수 있다. 해양 고온 혐기성 미생물 개미산을 분해하여 수소를 생성할 수 있는 미생물로 이해될 수 있다. 해양 고온 혐기성 미생물은 해수 이외에, 수소 반응기(400)에도 저장되어 공급될 수 있다.Seawater supplied through the seawater pump 200 may include marine high-temperature anaerobic microorganisms. Marine high-temperature anaerobic microorganisms can be understood as microorganisms that can produce hydrogen by decomposing formic acid. Marine high-temperature anaerobic microorganisms may be stored and supplied in the hydrogen reactor 400 in addition to seawater.

제 1 열교환기(310)는 수소 반응기(400)로 공급되는 원료 및 해수를 예열할 수 있다. 수소 반응기(400) 내에서 수소의 생산은, 70 ~ 90 ℃에서 이루어지므로, 이를 위해서는 수소 반응기(400)의 전단에 대한 예열이 필요하기 때문이다.The first heat exchanger 310 may preheat raw materials and seawater supplied to the hydrogen reactor 400 . Since the production of hydrogen in the hydrogen reactor 400 is performed at 70 to 90° C., this is because preheating of the front end of the hydrogen reactor 400 is required for this.

제 1 열교환기(310)는 원료 및 해수를 예열하기 위해 선박(20)의 폐열을 이용할 수 있다. 선박(20)의 폐열로는, 선박(20)의 엔진(21)으로부터 회수된 폐 냉각수와, 엔진(21)에서 배출되는 연소 배기가스에 의해 가열된 폐 가스가 사용될 수 있다. 또한, 제 1 열교환기(310)는 제 2 열교환기(320)의 냉각에 사용된 냉각수를 회수하여 원료 및 해수를 예열하는 열원으로 사용할 수 있다. The first heat exchanger 310 may use waste heat of the ship 20 to preheat raw materials and seawater. As waste heat of the ship 20 , waste coolant recovered from the engine 21 of the ship 20 and waste gas heated by combustion exhaust gas discharged from the engine 21 may be used. In addition, the first heat exchanger 310 may recover the cooling water used for cooling the second heat exchanger 320 and use it as a heat source for preheating raw materials and seawater.

본 실시예에서, 선박(20)의 폐열을 이용하여 제 1 열교환기(310)의 예열하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 아니하며, 선박(20)의 폐열을 통해서 예열에 필요한 온도(70 ~ 90 ℃)에 도달되기 어려운 경우, 제 1 열교환기(310)는 선박(20)의 폐열과 함께, 별도의 히팅장치(미도시)를 통해 예열될 수도 있을 것이다. In this embodiment, although it has been described that the first heat exchanger 310 is preheated using the waste heat of the ship 20, the present invention is not limited thereto, and the temperature required for preheating through the waste heat of the ship 20 (70 ~ 90 ℃) ), if it is difficult to reach, the first heat exchanger 310 may be preheated through a separate heating device (not shown) together with the waste heat of the ship 20 .

원료 및 해수가 예열(예를 들면, 70~ 90 ℃)된 상태에서, 수소 반응기(400)는 해양 고온 혐기성 미생물이 개미산을 이용한 미생물전환반응을 통해, 수소 및 이산화탄소를 생산할 수 있다. 해양 고온 혐기성 미생물이 개미산을 이용하여 수소를 생산하는 미생물전환반응(생물학적 개미산 전환반응)은 아래의 식 1과 같다. In a state in which raw materials and seawater are preheated (eg, 70 to 90 ℃), the hydrogen reactor 400 may produce hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction using formic acid by marine high-temperature anaerobic microorganisms. The microbial conversion reaction (biological formic acid conversion reaction) in which marine high-temperature anaerobic microorganisms use formic acid to produce hydrogen is shown in Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

HCOO- + H+ -> H2 + CO2 HCOO - + H + -> H 2 + CO 2

예컨대, 수소 생산을 위한 미생물(해양 고온 혐기성 미생물), 해수 및 영양분이 수소 반응기(400)에 공급되면, 일정 온도(70~ 90 ℃ 범위)와 압력에서, 수소 반응기(400)는 미생물전환반응을 통해 수소와 이산화탄소를 생산할 수 있다. 이때, 생산되는 수소 및 이산화탄소는 1:1 몰비로 생산될 수 있다.For example, when microorganisms (ocean high temperature anaerobic microorganisms), seawater and nutrients for hydrogen production are supplied to the hydrogen reactor 400, at a certain temperature (in the range of 70 to 90 ℃) and pressure, the hydrogen reactor 400 performs a microbial conversion reaction. It can produce hydrogen and carbon dioxide. In this case, the produced hydrogen and carbon dioxide may be produced in a 1:1 molar ratio.

폐수 처리 유닛(600)은 수소 반응기(400)에서 배출된 폐수를 정화하여 해양으로 배출할 수 있다. 수소 반응기(400)에서 배출되는 폐수는 주성분이 해수이므로, 폐수 처리 유닛(600)은 폐수에 포함된 이물질을 정화한 후, 정화된 폐수를 해양으로 방류할 수 있다.The wastewater treatment unit 600 may purify the wastewater discharged from the hydrogen reactor 400 and discharge it to the ocean. Since the main component of the wastewater discharged from the hydrogen reactor 400 is seawater, the wastewater treatment unit 600 may purify foreign substances contained in the wastewater and then discharge the purified wastewater to the ocean.

폐수 처리 유닛(600)은 수소 반응기(400)에서 발생된 폐수를 해양 방류 기준에 만족하는 수준으로 폐수 처리한 후 해상으로 방류할 수 있다. 이에 따라, 육상 설비와 비교하여 폐수의 처리를 위한 건설비 및 운영비가 절감될 수 있다.The wastewater treatment unit 600 may treat the wastewater generated in the hydrogen reactor 400 to a level that satisfies the marine discharge standard, and then discharge the wastewater to the sea. Accordingly, construction and operation costs for wastewater treatment can be reduced compared to onshore facilities.

제 2 열교환기(320)는 해수 펌프(200)를 통해 해수를 공급받아 수소 반응기(400)에서 생산된 수소 및 이산화탄소를 냉각시킬 수 있다. 제 2 열교환기(320)의 냉각에 사용된 냉각수는, 회수되어 제 2 열교환기(320)의 원료 및 해수를 예열하기 위한 열원으로 사용될 수 있다.The second heat exchanger 320 may receive seawater through the seawater pump 200 to cool the hydrogen and carbon dioxide produced in the hydrogen reactor 400 . The cooling water used for cooling the second heat exchanger 320 may be recovered and used as a heat source for preheating the raw material and seawater of the second heat exchanger 320 .

정제 유닛(500)은 제 2 열교환기(320)에서 냉각된 수소 및 이산화탄소의 정제공정을 통해 정제하여 분리할 수 있다. 수소 및 이산화탄소의 정제 및 분리를 위해, 정제 유닛(500)에는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식 및 흡수 방식이 적용될 수 있다. The purification unit 500 may be purified and separated through a purification process of hydrogen and carbon dioxide cooled in the second heat exchanger 320 . For purification and separation of hydrogen and carbon dioxide, a pressure swing adsorption (PSA) method and an absorption method may be applied to the purification unit 500 .

정제 유닛(500)에 적용되는 PSA 방식은, 수소 반응기(400)에서 생산된 가스(수소 및 이산화탄소)를 흡착제가 마련된 베셀(Vessel) 내부에 통과시켜, 이산화탄소를 흡착제에 흡착시킴으로써, 이산화탄소를 수소에서 분리하는 방식이다. 이 PSA 방식은 이산화탄소의 분리를 위해 사용되는 통상의 PSA 방식과 대응되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 아울러, 정제 유닛(500)에 적용되는 흡수 방식은 흡수제인 NaOH 등을 투입하여 CO2 + NaOH → NaHCO3 형태로 CO2를 고정 및 분리해내는 방식이다. 선박 내 수소 생산 장치의 전기 소모량을 감소시킬 수 있는 간단한 방식으로, 통상의 흡수법과 대응되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 정제 유닛(500)을 통해 분리된 수소는, 선박(20)의 수소 연료 전지 및 수소 저장시설 이외에도, 선박(20)에서 자체적으로 소비될 수 있다.In the PSA method applied to the purification unit 500, the gas (hydrogen and carbon dioxide) produced in the hydrogen reactor 400 is passed inside a vessel provided with an adsorbent, and carbon dioxide is adsorbed to the adsorbent, thereby converting carbon dioxide from hydrogen. way of separating. Since this PSA method corresponds to a conventional PSA method used for separation of carbon dioxide, a detailed description thereof will be omitted. In addition, the absorption method is applied to purification unit 500 is a system that committed to secure and remove the CO 2 in CO 2 + NaOH → NaHCO 3 to form the sorbent, such as NaOH. In a simple way that can reduce the electricity consumption of the hydrogen production device in the ship, and corresponds to the conventional absorption method, a detailed description thereof will be omitted. The hydrogen separated through the refining unit 500 may be consumed by itself in the vessel 20 in addition to the hydrogen fuel cell and hydrogen storage facility of the vessel 20 .

한편, 상술한 구성(예를 들어, 해수 펌프(200), 제 1 열교환기(310), 수소 반응기(400), 제 2 열교환기(320), 정제 유닛(500) 및 폐수 처리 유닛(600))의 작동에 필요한 전원은, 해수 온도차 또는 조력을 통해 발전되는 전력으로부터 공급받거나, 선박(20)에 마련된 수소 연료 전지로부터 공급받을 수 있다.Meanwhile, the above-described configuration (eg, the seawater pump 200 , the first heat exchanger 310 , the hydrogen reactor 400 , the second heat exchanger 320 , the purification unit 500 , and the wastewater treatment unit 600 ) ), the power required for operation may be supplied from power generated through a seawater temperature difference or tidal power, or may be supplied from a hydrogen fuel cell provided in the ship 20 .

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 구성도이다.3 is a block diagram showing a device for producing hydrogen on a ship using microorganisms according to a second embodiment of the present invention, and FIG. It is a configuration diagram showing the installed state.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 수소 생산 장치(10)에서, 원료 탱크(100)는 개미산 및 영양분 이외에도, 개미산을 이용하여 수소를 생성할 수 있는 개미산 분해 미생물을 포함할 수 있다. 개미산 분해 미생물은 해수에 포함된 해양 고온 혐기성 미생물과 함께, 수소 반응기(400)에서 수소를 생성할 수 있다. 3 to 4, in the hydrogen production apparatus 10 of a ship according to the second embodiment of the present invention, the raw material tank 100 may generate hydrogen using formic acid in addition to formic acid and nutrients. It may contain formic acid-decomposing microorganisms. The formic acid decomposing microorganism may generate hydrogen in the hydrogen reactor 400 together with the marine high-temperature anaerobic microorganisms contained in seawater.

개미산 분해 미생물은 원료 탱크(100)에 고농축 상태로 저장됨에 따라, 수소 반응기(400) 내 미생물전환반응을 통해, 보다 많은 양의 수소를 생산할 수 있다. 이 개미산 분해 미생물은 개미산을 이용하여 수소를 생성할 수 있는 다양한 종류의 미생물을 포함할 수 있다.As the formic acid decomposing microorganisms are stored in a highly concentrated state in the raw material tank 100, through the microbial conversion reaction in the hydrogen reactor 400, a greater amount of hydrogen can be produced. This formic acid decomposing microorganism may include various types of microorganisms that can generate hydrogen using formic acid.

예를 들어, 개미산 분해 미생물은 수중 1650m 태평양 심해열수구의 70~90 ℃ 온도에서 서식하는 고세균 '엔 에이 1'(서모코쿠스 온누리누스 NA1)을 포함할 수 있다. 또한, 개미산 분해 미생물은 '엔테로박터 아스뷰리에 SNU-1(Enterobacter asburiae SNU-1)'을 포함할 수 있다.For example, formic acid-decomposing microorganisms may include archaea 'NA1' (Thermococcus onnurinus NA1) that inhabits at a temperature of 70-90 ℃ in the deep-sea hydrothermal area of the Pacific Ocean at 1650 m in water. In addition, formic acid decomposing microorganisms may include 'Enterobacter asburiae SNU-1 (Enterobacter asburiae SNU-1)'.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물을 이용한 선박의 수소 생산 방법을 도시한 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a method for producing hydrogen in a vessel using microorganisms according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 수소 생산 방법은, 원료와 해수를 공급하는 단계(S100)와, 원료 및 해수를 예열하는 단계(S200)와, 미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산하는 단계(S300)와, 폐수를 정화하여 배출하는 단계(S400)와, 수소 및 이산화탄소를 해수로 냉각시키는 단계(S500)와, 수소 및 이산화탄소를 정제하여 분리하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5 , the method for producing hydrogen in a ship according to an aspect of the present invention includes the steps of supplying raw materials and seawater (S100), preheating the raw materials and seawater (S200), and microbial conversion reaction. A step of producing hydrogen and carbon dioxide through (S300), a step of purifying and discharging wastewater (S400), a step of cooling the hydrogen and carbon dioxide with seawater (S500), and a step of purifying and separating hydrogen and carbon dioxide (S600) ) may be included.

원료와 해수를 공급하는 단계(S100)는, 원료와 해수를 선박의 제 1 열교환기에 공급할 수 있다. 원료는 해수 펌프를 통해 원료 탱크에서 제 1 열교환기로 공급될 수 있다. 원료는 개미산 및 영양제가 포함할 수 있고, 필요에 따라 개미산 분해 미생물을 더 포함할 수 있다. 해수에는 개미산을 분해하여 수소를 생성할 수 있는 해양 고온 혐기성 미생물이 포함될 수 있다.In the step of supplying the raw material and seawater ( S100 ), the raw material and seawater may be supplied to the first heat exchanger of the ship. The raw material may be supplied from the raw material tank to the first heat exchanger through a seawater pump. The raw material may include formic acid and nutrients, and may further include formic acid decomposing microorganisms as necessary. Seawater may contain marine high-temperature anaerobic microorganisms capable of decomposing formic acid to produce hydrogen.

원료 및 해수를 예열하는 단계(S200)는, 선박의 폐열을 이용하여 원료 및 해수를 제 1 열교환기에서 예열할 수 있다. 제 1 열교환기에서는 수소 반응기 내에서 수소를 생산하기 위한 적정 온도(70 ~ 90 ℃)로 원료 및 해수가 예열될 수 있다. 예열에 필요한 온도는 선박의 폐열을 이용할 수 있다. 선박의 폐열로는, 선박의 엔진으로부터 회수된 폐 냉각수와, 엔진에서 배출되는 연소 배기가스에 의해 가열된 폐 가스가 사용될 수 있다.In the preheating of the raw material and seawater ( S200 ), the raw material and seawater may be preheated in the first heat exchanger using waste heat of the ship. In the first heat exchanger, raw materials and seawater may be preheated to an appropriate temperature (70 to 90° C.) for producing hydrogen in the hydrogen reactor. The temperature required for preheating can be achieved using the ship's waste heat. As the waste heat furnace of the ship, waste coolant recovered from the engine of the ship and waste gas heated by combustion exhaust gas discharged from the engine may be used.

미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산하는 단계(S300)는, 수소 반응기의 미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산할 수 있다. 원료 및 해수가 예열된 상태에서, 해양 고온 혐기성 미생물이 개미산을 이용한 미생물전환반응을 통해, 수소 및 이산화탄소가 생산될 수 있다.In the step (S300) of producing hydrogen and carbon dioxide through the microbial conversion reaction, hydrogen and carbon dioxide may be produced through the microbial conversion reaction of the hydrogen reactor. In a state in which raw materials and seawater are preheated, hydrogen and carbon dioxide can be produced through a microbial transformation reaction using formic acid by marine high-temperature anaerobic microorganisms.

폐수를 정화하여 배출하는 단계(S400)는, 수소 반응기에서 배출되는 폐수를 정화하여 해양으로 배출할 수 있다. 수소 반응기에서 발생된 폐수는 해양 방류 기준에 만족하는 수준으로 폐수 처리될 수 있다. In the step (S400) of purifying and discharging wastewater, the wastewater discharged from the hydrogen reactor may be purified and discharged to the sea. The wastewater generated from the hydrogen reactor can be treated as wastewater to a level that meets the marine discharge standards.

수소 및 이산화탄소를 해수로 냉각시키는 단계(S500)는, 생산된 수소 및 이산화탄소를 제 2 열교환기에서 냉각시킬 수 있다. 제 2 열교환기에서는 해수 펌프를 통해 공급받은 해수를 통해 반응기에서 생산된 수소 및 이산화탄소가 냉각될 수 있다. 제 2 열교환기의 냉각에 사용된 냉각수는, 회수되어 제 2 열교환기의 원료 및 해수를 예열하기 위한 열원으로 사용될 수 있다.In the step of cooling the hydrogen and carbon dioxide with seawater ( S500 ), the produced hydrogen and carbon dioxide may be cooled in the second heat exchanger. In the second heat exchanger, hydrogen and carbon dioxide produced in the reactor may be cooled through the seawater supplied through the seawater pump. The cooling water used for cooling the second heat exchanger may be recovered and used as a heat source for preheating raw materials and seawater of the second heat exchanger.

수소 및 이산화탄소를 정제하여 분리하는 단계(S600)는, 냉각된 수소 및 이산화탄소를 정제하여 분리할 수 있다. 수소 및 이산화탄소의 정제 및 분리를 위해, PSA 방식 또는 흡수 방식이 적용될 수 있다. 정제되어 분리된 수소는, 선박의 수소 연료 전지 및 수소 저장시설 이외에도, 선박에서 자체적으로 소비될 수 있다.In the step (S600) of purifying and separating hydrogen and carbon dioxide, the cooled hydrogen and carbon dioxide may be purified and separated. For purification and separation of hydrogen and carbon dioxide, a PSA method or an absorption method may be applied. The purified and separated hydrogen can be consumed by the ship itself, in addition to the ship's hydrogen fuel cell and hydrogen storage facility.

상술한 바와 같이, 본 실시예들은 해수를 저장하기 위한 별도의 해수 저장 설비가 불필요하고, 수소 반응기를 예열 온도까지 가열하는데 필요한 에너지를 절감할 수 있고, 냉각을 위한 설비가 매우 간단해질 수 있고, 선박 내에서 수소 공급을 위한 인프라 비용을 최소화할 수 있고, 대형 선박의 장거리 운행 시, 수소를 자체 생산하면서 운행이 가능하므로, 선박의 장거리 운행에 따른 연료 저장 및 공급 문제를 해결할 수 있다는 등의 우수한 장점이 있다.As described above, the present embodiments do not require a separate seawater storage facility for storing seawater, it is possible to reduce the energy required to heat the hydrogen reactor to a preheating temperature, and the facility for cooling can be very simple, It is possible to minimize the cost of infrastructure for supplying hydrogen within a ship, and when a large ship operates long-distance, it is possible to operate while producing hydrogen on its own. There are advantages.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. you will be able to understand For example, those skilled in the art may change the material, size, etc. of each component according to the field of application, or combine or substitute the embodiments in a form not clearly disclosed in the embodiment of the present invention, but this is also the present invention that does not exceed the scope of Therefore, the embodiments described above should not be understood as illustrative and limiting in all respects, and it should be said that these modified embodiments are included in the technical spirit described in the claims of the present invention.

100 :원료 탱크 200 :해수 펌프
310 :제 1 열교환기 320 :제 2 열교환기
400 :수소 반응기 500 :정제 유닛
600 :폐수 처리 유닛100: raw material tank 200: seawater pump
310: first heat exchanger 320: second heat exchanger
400: hydrogen reactor 500: purification unit
600: wastewater treatment unit

Claims (10)

개미산(formate)이 포함된 원료를 공급하는 원료 탱크;
해수를 공급하기 위한 해수 펌프;
선박의 폐열을 이용하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열하는 제 1 열교환기;
상기 원료 및 상기 해수가 예열된 상태에서, 상기 개미산을 이용한 미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산하는 수소 반응기;
상기 해수 펌프를 통해 해수를 공급받아 상기 수소 반응기에서 생산된 수소 및 이산화탄소를 냉각시키는 제 2 열교환기; 및
상기 수소 반응기에서 배출된 폐수를 정화하여 배출하는 폐수 처리 유닛을 포함하고,
상기 해수는 상기 개미산을 분해하여 수소를 생성할 수 있는 해양 고온 혐기성 미생물을 포함하고,
상기 해양 고온 혐기성 미생물은 상기 개미산을 이용한 미생물전환반응을 통해, 수소 및 이산화탄소를 생산하고, 상기 개미산 분해 미생물은 상기 해양 고온 혐기성 미생물과 함께, 상기 수소 반응기에서 수소를 생성하고,
상기 제 1 열교환기는
선박의 엔진으로부터 회수된 폐 냉각수와, 엔진에서 배출되는 연소 배기가스에 의해 가열된 폐 가스를 이용하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열하고,
상기 제 2 열교환기의 냉각에 사용된 냉각수를 회수하여 원료 및 해수를 예열하는 열원으로 사용하는,
미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치.a raw material tank for supplying raw materials containing formic acid;
a seawater pump for supplying seawater;
a first heat exchanger for preheating the raw material and the seawater using waste heat of a ship;
a hydrogen reactor for producing hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction using the formic acid in a state in which the raw material and the seawater are preheated;
a second heat exchanger for cooling the hydrogen and carbon dioxide produced in the hydrogen reactor by receiving seawater through the seawater pump; and
and a wastewater treatment unit for purifying and discharging wastewater discharged from the hydrogen reactor,
The seawater contains marine high-temperature anaerobic microorganisms that can generate hydrogen by decomposing the formic acid,
The marine high-temperature anaerobic microorganism produces hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction using the formic acid, and the formic acid decomposition microorganism produces hydrogen in the hydrogen reactor together with the marine high-temperature anaerobic microorganism,
the first heat exchanger
Preheating the raw material and the seawater using the waste coolant recovered from the engine of the ship and the waste gas heated by the combustion exhaust gas discharged from the engine,
Recovering the cooling water used for cooling the second heat exchanger and using it as a heat source for preheating raw materials and seawater,
A device for producing hydrogen on a ship using microorganisms. 제 1 항에 있어서,
생산된 상기 수소 및 이산화탄소를 정제하여 분리하는 정제 유닛; 및
상기 수소 반응기에서 배출된 폐수를 정화하여 배출하는 폐수 처리 유닛;을 더 포함하는,
미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치.The method of claim 1,
a purification unit for purifying and separating the produced hydrogen and carbon dioxide; and
A wastewater treatment unit for purifying and discharging wastewater discharged from the hydrogen reactor; further comprising
A device for producing hydrogen on a ship using microorganisms. 제 1 항에 있어서,
상기 수소 반응기는
상기 원료 및 상기 해수가 70~ 90 ℃ 범위로 예열된 상태에서, 상기 개미산을 반응물로 한 미생물의 미생물전환반응을 통해, 수소 및 이산화탄소를 생산하는,
미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치.The method of claim 1,
The hydrogen reactor
In a state in which the raw material and the seawater are preheated to a range of 70 to 90 ℃, through a microbial transformation reaction of microorganisms using the formic acid as a reactant, to produce hydrogen and carbon dioxide,
A device for producing hydrogen on a ship using microorganisms. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 열교환기의 냉각에 사용된 냉각수는,
회수되어 상기 제 2 열교환기의 원료 및 해수를 예열하기 위한 열원으로 사용되는,
미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치.The method of claim 1,
The cooling water used for cooling the second heat exchanger,
It is recovered and used as a heat source for preheating the raw material and seawater of the second heat exchanger,
A device for producing hydrogen on a ship using microorganisms. 제 1 항에 있어서,
상기 원료는
상기 개미산을 분해하여 수소를 생성할 수 있는 개미산 분해 미생물을 포함하는,
미생물을 이용한 선박의 수소 생산 장치.The method of claim 1,
The raw material is
Containing a formic acid decomposing microorganism capable of decomposing the formic acid to produce hydrogen,
A device for producing hydrogen on a ship using microorganisms. 개미산이 포함된 원료와 해수를 공급하는 단계;
선박의 폐열을 이용하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열하는 단계;
예열된 상기 원료 및 상기 해수를 이용한 수소 반응기의 미생물전환반응을 통해 수소 및 이산화탄소를 생산하는 단계;
상기 수소 반응기에서 배출되는 폐수를 정화하여 배출하는 단계;
생산된 수소 및 이산화탄소를 해수로 냉각시키는 단계를 포함하고,
상기 해수는 상기 개미산을 분해하여 수소를 생성할 수 있는 해양 고온 혐기성 미생물을 포함하고,
상기 해양 고온 혐기성 미생물은 상기 개미산을 이용한 미생물전환반응을 통해, 수소 및 이산화탄소를 생산하고, 상기 개미산 분해 미생물은 상기 해양 고온 혐기성 미생물과 함께, 상기 수소 반응기에서 수소를 생성하는,
상기 원료 및 상기 해수를 예열하는 단계는,
선박의 엔진으로부터 회수된 폐 냉각수와, 엔진에서 배출되는 연소 배기가스에 의해 가열된 폐 가스를 이용하여 상기 원료 및 상기 해수를 예열하고,
상기 수소 및 이산화탄소를 해수로 냉각시키는 단계는,
제2 열교환기의 냉각에 사용된 냉각수를 회수하여 원료 및 해수를 예열하는 열원으로 사용하는,
미생물을 이용한 선박의 수소 생산 방법.supplying raw materials and seawater containing formic acid;
preheating the raw material and the seawater using waste heat of a ship;
producing hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction of a hydrogen reactor using the preheated raw material and the seawater;
purifying and discharging wastewater discharged from the hydrogen reactor;
Cooling the produced hydrogen and carbon dioxide with seawater,
The seawater contains marine high-temperature anaerobic microorganisms that can produce hydrogen by decomposing the formic acid,
The marine high-temperature anaerobic microorganism produces hydrogen and carbon dioxide through a microbial conversion reaction using the formic acid, and the formic acid decomposing microorganism produces hydrogen in the hydrogen reactor together with the marine high-temperature anaerobic microorganism,
The step of preheating the raw material and the seawater,
Preheating the raw material and the seawater using the waste coolant recovered from the engine of the ship and the waste gas heated by the combustion exhaust gas discharged from the engine,
The step of cooling the hydrogen and carbon dioxide with seawater,
Recovering the cooling water used for cooling the second heat exchanger and using it as a heat source for preheating raw materials and seawater,
A method of producing hydrogen on a ship using microorganisms. 삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 수소 및 이산화탄소를 냉각시키는 단계 이후, 생산된 상기 수소 및 이산화탄소를 정제하여 분리하는 단계;를 더 포함하는,
미생물을 이용한 선박의 수소 생산 방법.9. The method of claim 8,
After cooling the hydrogen and carbon dioxide, purifying and separating the produced hydrogen and carbon dioxide; further comprising
A method of producing hydrogen on a ship using microorganisms.
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