KR102579656B1 - Apparatus for continuously producing hydrogen using metal rolls - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 파우더, 금속 조각 혹은 펠릿이 아닌 롤링된 판형의 금속 시트를 연속적으로 권출하면서 촉매 수용액 내로 공급함으로써 연속적인 수소 생산이 가능하도록 하고, 반응이 끝난 금속 시트는 다시 권취시킨 후 새 금속 롤로 교체시킬 수 있으며, 반응액으로부터 촉매 수용액을 분리시킨 후 이를 재사용할 수 있도록 하는 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비에 관한 것이다.The present invention enables continuous hydrogen production by continuously unwinding and supplying rolled plate-shaped metal sheets, rather than metal powders, metal pieces, or pellets, into an aqueous catalyst solution, and the reacted metal sheets are re-rolled and then rolled into new metal rolls. It relates to a continuous hydrogen production facility using a metal roll that can be replaced and can be reused after separating the aqueous catalyst solution from the reaction solution.

Description

금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비{APPARATUS FOR CONTINUOUSLY PRODUCING HYDROGEN USING METAL ROLLS}Continuous hydrogen production equipment using metal rolls {APPARATUS FOR CONTINUOUSLY PRODUCING HYDROGEN USING METAL ROLLS}

본 발명은 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 금속(알루미늄)과 촉매 수용액을 이용하여 수소를 생산함에 있어, 금속 파우더, 금속 조각 혹은 펠릿이 아닌 롤링된 판형의 금속 시트를 연속적으로 권출하면서 촉매 수용액 내로 공급함으로써 연속적인 수소 생산이 가능하도록 하고, 반응이 끝난 금속 시트는 다시 권취시킨 후 새 금속 롤로 교체시킬 수 있으며, 반응액으로부터 촉매 수용액을 분리시킨 후 이를 재사용할 수 있도록 하는 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous hydrogen production facility using metal rolls. More specifically, in producing hydrogen using metal (aluminum) and an aqueous catalyst solution, the present invention relates to rolled plate-shaped metal rather than metal powder, metal pieces, or pellets. Continuous hydrogen production is possible by continuously unwinding the sheet and supplying it into the catalyst aqueous solution. After the reaction is completed, the metal sheet can be wound again and replaced with a new metal roll, and the catalyst aqueous solution can be separated from the reaction solution and then reused. This relates to a continuous hydrogen production facility using metal rolls that enables

최근, 화석 연료를 대체하기 위한 에너지원인 수소를 연료전지에 공급하여 열과 전기를 생산하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Recently, research has been actively conducted to produce heat and electricity by supplying hydrogen, an energy source to replace fossil fuels, to fuel cells.

이때, 연료전지에 수소를 공급하기 위한 방법 중 하나인 금속을 이용한 수소 생산 방법은 금속(알루미늄)을 물과 반응시킴으로써 수소를 생산하는 방법으로서, 반응성 향상을 위하여 촉매(수산화나트륨)를 이용하거나, 금속(알루미늄)의 비표면적을 높이기 위해 파우더 형태나 펠릿 등의 형태로 공급하게 된다.At this time, the hydrogen production method using metal, which is one of the methods for supplying hydrogen to the fuel cell, is a method of producing hydrogen by reacting metal (aluminum) with water, using a catalyst (sodium hydroxide) to improve reactivity, or To increase the specific surface area of metal (aluminum), it is supplied in the form of powder or pellets.

하지만, 촉매와 알루미늄의 연속 주입 방법과 폭발적인 반응을 제어하기 위해서는 많은 제약이 따른다는 단점이 발생된다.However, the continuous injection method of catalyst and aluminum and the control of explosive reaction have many limitations.

예컨대, 다량의 작은 알갱이 형태의 금속 조각을 반응시킬 경우, 반응성이 너무 폭발적이기 때문에 이를 제어하기에 어려움이 있다는 단점과, 반응성을 제어하면서 알루미늄과 촉매 수용액(예컨대, 수산화알루미늄 수용액)이 반응함에 따라 수소의 연속 생산이 어렵다는 단점도 발생하게 된다. For example, when reacting a large amount of metal pieces in the form of small particles, the reactivity is so explosive that it is difficult to control, and while controlling the reactivity, aluminum and an aqueous catalyst solution (for example, an aqueous aluminum hydroxide solution) react. There is also a disadvantage that continuous production of hydrogen is difficult.

한국등록특허 제10-0733582호Korean Patent No. 10-0733582

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 금속 파우더, 금속 조각 혹은 펠릿이 아닌 롤링된 판형의 금속 시트를 연속적으로 권출하면서 촉매 수용액 내로 공급함으로써 연속적인 수소 생산이 가능하도록 하는 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비를 제공하고자 한다.The present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and is a metal roll that enables continuous hydrogen production by continuously unwinding and supplying rolled plate-shaped metal sheets, rather than metal powder, metal pieces, or pellets, into an aqueous catalyst solution. We would like to provide a continuous hydrogen production facility using

또한, 본 발명은 반응이 끝난 금속 시트를 권취시킨 후 새로운 금속 롤로 교체가 가능하도록 하는 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비를 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide a continuous hydrogen production facility using a metal roll that allows the reaction to be wound and replaced with a new metal roll.

또한, 본 발명은 반응액으로부터 촉매 수용액을 분리시킨 후 이를 재사용할 수 있도록 하는 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비를 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide a continuous hydrogen production facility using a metal roll that can be reused after separating the aqueous catalyst solution from the reaction solution.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비는 반응조, 상기 반응조 내로 촉매 수용액을 공급하는 촉매 수용액 공급 탱크, 권취된 상태로 상기 반응조 상측에 거치되며, 일측 방향으로 회전하여 말단부가 하측 방향을 향하도록 권출됨에 따라 상기 말단부가 하강하여 상기 촉매 수용액에 침지되는 금속 롤 및 상기 금속 롤과 상기 촉매 수용액 간의 반응에 의해 생성된 제1 반응액으로부터 상기 촉매 수용액을 분리하는 촉매 수용액 분리부를 포함하며, 상기 금속 롤과 상기 촉매 수용액 간의 반응에 의해 생성된 수소 기체는 상기 반응조와 연결된 수소 기체 포집부를 통해 포집되며, 분리된 상기 촉매 수용액은 상기 촉매 수용액 공급 탱크로 유입될 수 있다.A continuous hydrogen production facility using a metal roll according to an embodiment of the present invention includes a reaction tank, a catalyst aqueous solution supply tank for supplying the catalyst aqueous solution into the reaction tank, and is mounted on the upper side of the reaction tank in a wound state, and rotates in one direction to form an end portion. As it is unwound toward the downward direction, the end portion descends and a metal roll immersed in the catalyst aqueous solution and a catalyst aqueous solution separator for separating the catalyst aqueous solution from the first reaction solution generated by the reaction between the metal roll and the catalyst aqueous solution. It includes, hydrogen gas generated by the reaction between the metal roll and the aqueous catalyst solution is collected through a hydrogen gas collection unit connected to the reaction tank, and the separated aqueous catalyst solution may be introduced into the aqueous catalyst solution supply tank.

일 실시예에서, 상기 금속 롤은 일정한 길이를 가지는 회전심 및 상기 회전심의 둘레를 따라 다수 회로 감겨진 판(plate)형의 금속 시트를 포함하며, 상기 회전심의 양측 말단부는 상기 반응조 상측에 거치될 수 있다.In one embodiment, the metal roll includes a rotating core having a certain length and a plate-shaped metal sheet wound a plurality of times around the rotating core, and both end portions of the rotating core are mounted on the upper side of the reaction tank. You can.

일 실시예에서, 상기 반응조는 상기 회전심이 거치되기 위한 거치대, 상기 회전심이 일측 방향으로 회전함에 따라, 상기 반응조의 상측에서 하측 방향으로 하강하는 상기 금속 시트가 수직 상태가 되도록 가이드하는 가이드부 및 하강하는 상기 금속 시트의 양측과 접하며, 일측 방향으로 회전함에 따라 상기 금속 시트를 하측 방향으로 권출되도록 하며 권출 속도를 제어하는 모터를 포함할 수 있다.In one embodiment, the reaction tank includes a holder for mounting the rotating core, a guide part that guides the metal sheet, which descends from the upper side of the reaction tank to the lower side, to a vertical state as the rotating core rotates in one direction, and a lowering member. It is in contact with both sides of the metal sheet, and may include a motor that unwinds the metal sheet in a downward direction as it rotates in one direction and controls the unwinding speed.

일 실시예에서, 상기 모터는 상기 일측 방향과 반대 방향으로 회전함에 따라, 상기 금속 시트가 상측을 향해 권취되는 방향으로 상승되도록 회전될 수 있다.In one embodiment, as the motor rotates in a direction opposite to the one direction, the metal sheet may be rotated to rise in a direction in which the metal sheet is wound upward.

일 실시예에서, 상기 반응조는 작업자 조작을 통해 상측에 거치된 상기 금속 롤의 회전 방향이 수동으로 제어되도록 하는, 금속 롤 제어 핸들러를 포함할 수 있다.In one embodiment, the reaction tank may include a metal roll control handler that manually controls the rotation direction of the metal roll mounted on the upper side through operator manipulation.

일 실시예에서, 상기 촉매 수용액 분리부는 상기 제1 반응액이 포집되는 제1 반응액 포집 탱크 및 상기 제1 반응액 포집 탱크에 포집된 상기 제1 반응액으로부터 상기 촉매 수용액을 분리하는 원심분리기를 포함할 수 있다.In one embodiment, the catalyst aqueous solution separation unit includes a first reaction liquid collection tank in which the first reaction liquid is collected and a centrifuge that separates the catalyst aqueous solution from the first reaction liquid collected in the first reaction liquid collection tank. It can be included.

일 실시예에서, 상기 촉매 수용액 분리부는 상기 원심분리기에 의해 분리된 상기 촉매 수용액을 상기 촉매 수용액 공급 탱크로 공급하는 펌프를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the catalyst aqueous solution separation unit may further include a pump that supplies the catalyst aqueous solution separated by the centrifuge to the catalyst aqueous solution supply tank.

일 실시예에서, 상기 반응조 상측에 거치된 상기 금속 롤은 상기 반응조로부터 분리가 가능하도록 형성될 수 있다.In one embodiment, the metal roll mounted on the upper side of the reaction tank may be formed to be separable from the reaction tank.

일 실시예에서, 상기 수소 기체 포집부는 센싱 수단을 통해 상기 포집되는 수소 기체량을 센싱하며, 센싱 결과를 토대로 상기 모터의 회전 상태를 제어하기 위한 신호를 생성 및 상기 모터에 전송함으로써, 상기 금속 시트의 권출속도가 제어되도록 할 수 있다.In one embodiment, the hydrogen gas collection unit senses the amount of hydrogen gas collected through a sensing means, and generates and transmits a signal for controlling the rotation state of the motor based on the sensing result to the motor, thereby forming the metal sheet. The unwinding speed can be controlled.

본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 롤을 이용한 연속 수소생산방법은 촉매 수용액 공급 탱크 내의 촉매 수용액을 반응조 내로 공급하는 단계, 상기 반응조 상측에서 권취된 상태로 거치된 금속 롤이 일측 방향으로 회전함에 따라, 상기 금속 롤의 말단부가 하측 방향을 향하도록 권출되면서 상기 말단부가 하강하여 상기 촉매 수용액에 침지되는 단계, 촉매 수용액 분리부를 통해, 상기 금속 롤과 상기 촉매 수용액 간의 반응에 의해 생성된 제1 반응액으로부터 상기 촉매 수용액을 분리하는 단계, 상기 금속 롤과 상기 촉매 수용액 간의 반응에 의해 생성된 수소 기체가 상기 반응조와 연결된 수소 기체 포집부를 통해 포집되는 단계 및 분리된 상기 촉매 수용액이 상기 촉매 수용액 공급 탱크로 유입되는 단계를 포함할 수 있다.A continuous hydrogen production method using a metal roll according to another embodiment of the present invention includes the steps of supplying a catalyst aqueous solution in a catalyst aqueous solution supply tank into a reaction tank, and as a metal roll wound and mounted on the upper side of the reaction tank rotates in one direction. , the distal end of the metal roll is unwound to face downward while the distal end is lowered and immersed in the catalyst aqueous solution, through the catalyst aqueous solution separation unit, a first reaction liquid generated by the reaction between the metal roll and the catalyst aqueous solution. separating the aqueous catalyst solution from the aqueous catalyst solution, collecting hydrogen gas generated by the reaction between the metal roll and the aqueous catalyst solution through a hydrogen gas collection unit connected to the reaction tank, and transferring the separated aqueous catalyst solution to the aqueous catalyst solution supply tank. It may include an inflow step.

본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 파우더, 금속 조각 혹은 펠릿이 아닌 롤링된 판형의 금속 시트를 연속적으로 권출하면서 촉매 수용액 내로 공급함으로써 연속적인 수소 생산이 가능한 이점을 가진다.According to one aspect of the present invention, it has the advantage of enabling continuous hydrogen production by continuously unwinding and supplying rolled plate-shaped metal sheets, rather than metal powders, metal pieces, or pellets, into an aqueous catalyst solution.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 반응이 끝난 금속 시트를 권취시킨 후 새로운 금속 롤로 신속한 교체가 가능한 이점을 가진다.Additionally, according to one aspect of the present invention, it has the advantage of being able to be quickly replaced with a new metal roll after winding up the reacted metal sheet.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 반응액으로부터 촉매 수용액을 분리시킨 후 이를 재사용할 수 있는 이점을 가진다.Additionally, according to one aspect of the present invention, it has the advantage of being able to reuse the catalyst aqueous solution after separating it from the reaction solution.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 알루미늄을 연속적으로 주입하여 일정량의 수소 생산이 가능하며, 장시간 운전이 가능한 이점을 가진다.In addition, according to one aspect of the present invention, it is possible to produce a certain amount of hydrogen by continuously injecting aluminum, and has the advantage of being able to operate for a long time.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 반응 중인 알루미늄 롤을 되감음으로써 촉매 수용액(NaOH)과의 반응을 원천적으로 차단함으로써 반응 속도를 제어할 수 있는 이점을 가진다.Additionally, according to one aspect of the present invention, the reaction rate can be controlled by fundamentally blocking the reaction with the catalyst aqueous solution (NaOH) by rewinding the aluminum roll in reaction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 금속 롤(130)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비를 이용하여 수소를 생산하기 위한 일련의 과정을 순서대로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a continuous hydrogen production facility 100 using a metal roll according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating in more detail the configuration of the metal roll 130 shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram sequentially showing a series of processes for producing hydrogen using the continuous hydrogen production facility using the metal roll shown in FIG. 1.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Below, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the content of the present invention is not limited by the examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비(100)의 구성을 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a continuous hydrogen production facility 100 using a metal roll according to an embodiment of the present invention.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 롤을 이용한 금속 수소생산설비(100)는 크게 반응조(110), 촉매 수용액 공급 탱크(120), 하나 이상의 금속 롤(130) 및 촉매 수용액 분리부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.Looking at Figure 1, the metal hydrogen production facility 100 using a metal roll according to an embodiment of the present invention largely consists of a reaction tank 110, a catalyst aqueous solution supply tank 120, one or more metal rolls 130, and catalyst aqueous solution separation. It may be configured to include a unit 140.

반응조(110)는 촉매 수용액 공급 탱크(120)로부터 공급되는 촉매 수용액(예컨대, 수산화나트륨(NaOH) 수용액)이 일정량 수용되는 용기를 의미할 수 있는데, 상측으로는 후술되는 금속 롤(130)이 안착(혹은 거치)되는 공간이 마련될 수 있다.The reaction tank 110 may refer to a container in which a certain amount of catalyst aqueous solution (e.g., sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution) supplied from the catalyst aqueous solution supply tank 120 is accommodated, and a metal roll 130, which will be described later, is seated on the upper side. A space can be provided (or mounted).

여기에서, 금속 롤(130)의 구성을 도 2를 통해 먼저 살펴보면 다음과 같다.Here, the configuration of the metal roll 130 is first looked at through FIG. 2 as follows.

도 2는 도 1에 도시된 금속 롤(130)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating in more detail the configuration of the metal roll 130 shown in FIG. 1.

도 2를 살펴보면, 금속 롤(130)은 일정한 길이를 가지는 회전심(130a) 및 회전심(130a)의 둘레를 따라 다수 회로 감겨진 판(plate)형의 금속 시트(130b)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the metal roll 130 may include a rotating core 130a having a certain length and a plate-shaped metal sheet 130b wound multiple times around the rotating core 130a. You can.

여기에서, 회전심(130a)이라 함은 예컨대 롤 휴지의 내부 심을 의미할 수 있고, 금속 시트(130b)는 얇은 판형의 알루미늄 판을 의미할 수 있다.Here, the rotating core 130a may refer to, for example, the inner core of a roll of toilet paper, and the metal sheet 130b may refer to a thin aluminum plate.

이때, 회전심(130a)은 금속 롤(130)의 양측 말단부 보다 양측으로 돌출됨에 따라, 반응조(110)에 마련되는 거치대(110a)의 상측에 안착 및 거치될 수 있다. 즉, 회전심(130a)은 금속 롤(130)이 일측 방향으로 회전되기 위한 회전축의 역할을 할 수 있다.At this time, the rotating core 130a protrudes to both sides beyond the end portions of the metal roll 130, so that it can be seated and mounted on the upper side of the stand 110a provided in the reaction tank 110. That is, the rotation core 130a may serve as a rotation axis for rotating the metal roll 130 in one direction.

그에 따라, 금속 시트(130b)의 말단부가 하측 방향을 향해 권출(언와인딩)되는 경우 회전심(130a)이 그에 상응하게 거치대(110a)에 거치된 상태에서 회전하게 된다.Accordingly, when the distal end of the metal sheet 130b is unwound (unwound) in the downward direction, the rotating core 130a rotates correspondingly while mounted on the holder 110a.

반대로, 금속 시트(130b)를 상측 방향을 향해 권취(와인딩) 시켜야 하는 경우 회전심(130a)이 그에 상응하게 거치대(110a)에 거치된 상태에서 반대 방향으로 회전하게 된다.Conversely, when the metal sheet 130b needs to be wound upward, the rotating core 130a rotates in the opposite direction while mounted on the holder 110a.

이러한 금속 시트(130b)는 알루미늄(Al)이 적용될 수 있는데, 알루미늄(Al)과 촉매 수용액에 해당하는 수산화나트륨(NaOH) 수용액이 만나는 경우, 수산화알루미늄(Al(OH)3)과 수소(H2) 기체가 발생하게 된다.This metal sheet 130b may be made of aluminum (Al). When aluminum (Al) meets an aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution corresponding to an aqueous catalyst solution, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) and hydrogen (H 2 ) Gas is generated.

이때 발생되는 수소 기체는 반응조(110)와 연결된 수소 기체 포집부를 통해 포집되게 되며, 수산화알루미늄이 포함된 제1 반응액은 후술되는 촉매 수용액 분리부(140)에 의해 촉매 수용액인 수산화나트륨(NaOH)이 분리되게 된다.The hydrogen gas generated at this time is collected through the hydrogen gas collection unit connected to the reaction tank 110, and the first reaction liquid containing aluminum hydroxide is converted to sodium hydroxide (NaOH), which is a catalyst aqueous solution, by the catalyst aqueous solution separation unit 140, which will be described later. This becomes separated.

여기에서, 수소 기체 포집부는 포집되는 수소 기체량을 센싱하는 센싱수단(미도시)를 포함하며, 센싱수단을 통해 포집된 수소 기체량을 센싱한 후, 금속 롤(130)의 권출속도를 제어하기 위한 신호를 생성하여 모터(110c)에 전송할 수 있다.Here, the hydrogen gas collection unit includes a sensing means (not shown) for sensing the amount of hydrogen gas collected, and after sensing the amount of hydrogen gas collected through the sensing means, the unwinding speed of the metal roll 130 is controlled. A signal can be generated and transmitted to the motor 110c.

따라서, 모터(110c)는 전송된 신호에 근거하여 그 회전속도가 제어되게 되며, 그에 따라 금속 롤(130)의 회전, 즉 금속 시트(130b)의 권출 속도가 제어될 수 있다.Accordingly, the rotation speed of the motor 110c is controlled based on the transmitted signal, and the rotation of the metal roll 130, that is, the unwinding speed of the metal sheet 130b, can be controlled accordingly.

다시 도 1로 돌아와서, 이러한 반응조(110)의 상측에는 상술한 회전심(130a)이 거치되기 위한 거치대(110a)가 다수 개로 마련될 수 있다.Returning to FIG. 1, a plurality of holders 110a may be provided on the upper side of the reaction tank 110 to hold the above-described rotating core 130a.

여기에서, 반응조(110)의 상측에 거치대(110a)가 마련되는 이유는, 앞서 살펴본 바와 같이 금속 시트(130b)의 말단부가 권출되면서 하측 방향으로 서서히 내려와 촉매 수용액으로 침지되도록 하기 위함이며, 다수 개로 마련되는 이유는 반응성을 높여야 하는 경우 다수의 금속 시트를 반응조(110) 내의 촉매 수용액 내로 침지시키기 위함이다.Here, the reason why the holder 110a is provided on the upper side of the reaction tank 110 is to allow the distal end of the metal sheet 130b to be unwound and slowly descend downward and be immersed in the catalyst aqueous solution, as seen above. The reason for this is to immerse a plurality of metal sheets into the catalyst aqueous solution in the reaction tank 110 when reactivity needs to be increased.

또한, 반응조(110)는 반응조의 상측에서 하측 방향으로 하강하는 금속 시트(130b)의 양측면과 접한 상태에서, 일측 방향(예컨대, 금속 시트(130b)를 하측으로 내리도록 하는 방향)으로 회전하면서 금속 시트(130b)를 하측으로 하강시키거나, 또는 반대 방향(예컨대, 금속 시트(130b)를 상측으로 올리는 방향)으로 회전하면서 금속 시트(130b)를 상측으로 들어올리는 모터(110c)와, 모터(110c)의 동작에 의해 금속 시트(130b)의 말단부가 반응조(110) 내에서 내려오거나 올라가는 경우 금속 시트(130b)가 휘어지지 않고 수직 상태를 유지하도록 가이드하는 가이드부(110b)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the reaction tank 110 is in contact with both sides of the metal sheet 130b that descends from the upper side of the reaction tank to the bottom, and rotates in one direction (e.g., a direction that lowers the metal sheet 130b downward) to form a metal sheet 130b. A motor 110c that lowers the sheet 130b downward or rotates in the opposite direction (for example, a direction to raise the metal sheet 130b upward) and lifts the metal sheet 130b upward, and a motor 110c ) may be configured to include a guide portion 110b that guides the metal sheet 130b to maintain a vertical state without bending when the distal end of the metal sheet 130b is lowered or raised within the reaction tank 110 by the operation of ). there is.

즉, 금속 시트(130b)는 회전심(130a)에 권취된 상태이기 때문에, 말단부가 권출되더라도 휘어진 상태로 권출되게 된다.That is, since the metal sheet 130b is wound around the rotating core 130a, even if the distal end is unwound, it is unwound in a bent state.

따라서, 가이드부(110b)에 의해 이러한 휘어진 금속 시트(130b)가 수직으로 펴지게 된다.Accordingly, the curved metal sheet 130b is straightened vertically by the guide portion 110b.

한편, 일 실시예에서 반응조(110)는 작업자의 수동 조작을 통해 금속 롤(130)의 회전심(130a)의 회전 방향, 회전 속도 등을 제어할 수 있도록 하는 금속 롤 제어 핸들러(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, the reaction tank 110 includes a metal roll control handler (not shown) that allows the rotation direction and rotation speed of the rotation center 130a of the metal roll 130 to be controlled through manual operation by the operator. More may be included.

예컨대, 반응조(110) 내에 금속 시트(130b)가 침지된 상태에서 반응을 중지시키거나 제어하여야 하는 경우, 또는 금속 롤(130)의 교체가 필요한 경우, 작업자가 금속 롤 제어 핸들러를 통해 금속 시트(130b)가 회전심(130a)에 다시 권취되도록 할 수 있다.For example, when the reaction needs to be stopped or controlled while the metal sheet 130b is immersed in the reaction tank 110, or when the metal roll 130 needs to be replaced, the operator uses the metal roll control handler to control the metal sheet (130b). 130b) can be wound around the rotating core 130a again.

다음으로, 촉매 수용액 분리부(140)는 금속 시트(130b)와 촉매 수용액 간의 반응에 의해 생성된 수산화알루미늄이 포함된 제1 반응액으로부터 다시 촉매 수용액인 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 분리시킨 후, 이를 다시 촉매 수용액 공급 탱크(120) 내로 공급하는 역할을 한다.Next, the catalyst aqueous solution separation unit 140 separates the aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution, which is the catalyst aqueous solution, from the first reaction solution containing aluminum hydroxide produced by the reaction between the metal sheet 130b and the catalyst aqueous solution, It serves to supply this back into the catalyst aqueous solution supply tank 120.

이러한 촉매 수용액 분리부(140)는 제1 반응액이 포집되는 제1 반응액 포집 탱크(140a) 및 제1 반응액 포집 탱크(140a) 내에 포집된 제1 반응액으로부터 촉매 수용액인 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 분리하는 원심분리기(140b)를 포함할 수 있다.This catalyst aqueous solution separation unit 140 is a first reaction liquid collection tank 140a in which the first reaction liquid is collected, and the catalyst aqueous solution, sodium hydroxide (NaOH), from the first reaction liquid collected in the first reaction liquid collection tank 140a. ) It may include a centrifuge (140b) that separates the aqueous solution.

이때, 원심분리기(140b)에 의해 분리된 수산화나트륨 수용액은 펌프(140c)를 통해 다시 촉매 수용액 공급 탱크(120)로 공급될 수 있다.At this time, the sodium hydroxide aqueous solution separated by the centrifugal separator 140b may be supplied back to the catalyst aqueous solution supply tank 120 through the pump 140c.

한편, 촉매 수용액 분리부(140)에 의해 분리되는 수산화알루미늄(Al(OH)3)은 촉매 수용액 분리부(140) 내에 포함된 수산화알루미늄 포집부(미도시)를 통해 별도로 포집 및 침전될 수 있다.Meanwhile, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) separated by the catalyst aqueous solution separation unit 140 may be separately collected and precipitated through an aluminum hydroxide collection unit (not shown) included in the catalyst aqueous solution separation unit 140. .

다음으로는, 도 3을 통해 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비를 이용하여 수소를 생산하기 위한 과정을 순서대로 살펴보기로 한다.Next, we will look at the process for producing hydrogen using a continuous hydrogen production facility using a metal roll in order through Figure 3.

도 3은 도 1에 도시된 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비를 이용하여 수소를 생산하기 위한 일련의 과정을 순서대로 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram sequentially showing a series of processes for producing hydrogen using the continuous hydrogen production facility using the metal roll shown in FIG. 1.

도 3을 살펴보면, 먼저 촉매 수용액 공급 탱크 내의 촉매 수용액이 반응조 내로 공급됨에 따라, 반응조 내에 촉매 수용액이 충수된다(S301).Looking at Figure 3, first, as the catalyst aqueous solution in the catalyst aqueous solution supply tank is supplied into the reaction tank, the catalyst aqueous solution is filled into the reaction tank (S301).

그 다음, 반응조의 상측에 마련된 금속 롤의 금속 시트가 모터에 의해 풀려나면서 말단부가 하측 방향으로 내려오게 되고, 그에 따라 금속 시트의 말단부를 시작으로 금속 시트가 서서히 촉매 수용액으로 침지된다(S302).Next, the metal sheet of the metal roll provided on the upper side of the reaction tank is released by the motor, and the distal end of the metal roll moves downward, and thus, starting from the distal end of the metal sheet, the metal sheet is gradually immersed in the catalyst aqueous solution (S302).

그 다음, 금속 시트와 촉매 수용액이 서로 반응함에 따라 수소 기체와 제1 반응액이 생성되는데, 제1 반응액은 촉매 수용액 분리부에 포함된 원심분리기에 의해 촉매 수용액이 분리되며, 수소 기체는 수소 기체 포집부를 통해 별도 포집된다(S303).Next, as the metal sheet and the catalyst aqueous solution react with each other, hydrogen gas and a first reaction liquid are generated. The first reaction liquid is separated from the catalyst aqueous solution by a centrifuge included in the catalyst aqueous solution separator, and the hydrogen gas is converted to hydrogen. It is collected separately through the gas collection unit (S303).

그 다음, 원심분리기에 의해 분리된 촉매 수용액은 펌프에 의해 촉매 수용액 공급 탱크로 재유입된다(S304).Next, the catalyst aqueous solution separated by the centrifuge is re-introduced to the catalyst aqueous solution supply tank by a pump (S304).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it is possible.

100: 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비
110: 반응조
110a: 거치대
110b: 가이드부
110c: 모터
120: 촉매 수용액 공급 탱크
130: 금속 롤
130a: 회전심
130b: 금속 시트
140: 촉매 수용액 분리부
140a: 제1 반응액 포집 탱크
140b: 원심분리기
140c: 펌프100: Continuous hydrogen production facility using metal rolls
110: reaction tank
110a: stand
110b: Guide part
110c: motor
120: Catalyst aqueous solution supply tank
130: metal roll
130a: rotating core
130b: metal sheet
140: Catalyst aqueous solution separation unit
140a: first reaction liquid collection tank
140b: centrifuge
140c: pump

Claims (9)

반응조;
상기 반응조 내로 촉매 수용액을 공급하는 촉매 수용액 공급 탱크;
권취된 상태로 상기 반응조 상측에 거치되며, 일측 방향으로 회전하여 말단부가 하측 방향을 향하도록 권출됨에 따라 상기 말단부가 하강하여 상기 촉매 수용액에 침지되는 금속 롤; 및
상기 금속 롤과 상기 촉매 수용액 간의 반응에 의해 생성된 제1 반응액으로부터 상기 촉매 수용액을 분리하는 촉매 수용액 분리부;를 포함하며,
상기 금속 롤과 상기 촉매 수용액 간의 반응에 의해 생성된 수소 기체는 상기 반응조와 연결된 수소 기체 포집부를 통해 포집되며, 분리된 상기 촉매 수용액은 상기 촉매 수용액 공급 탱크로 유입되고,
상기 금속 롤은 일정한 길이를 가지는 회전심 및 상기 회전심의 둘레를 따라 다수 회로 감겨진 판(plate)형의 금속 시트를 포함하며, 상기 회전심의 양측 말단부는 상기 반응조 상측에 거치되고,
상기 반응조는 상기 회전심이 거치되기 위한 거치대, 상기 회전심이 일측 방향으로 회전함에 따라, 상기 반응조의 상측에서 하측 방향으로 하강하는 상기 금속 시트가 수직 상태가 되도록 가이드하는 가이드부 및 하강하는 상기 금속 시트의 양측과 접하며, 일측 방향으로 회전함에 따라 상기 금속 시트를 하측 방향으로 권출되도록 하며 권출 속도를 제어하는 모터를 포함하며,
상기 모터는 상기 일측 방향과 반대 방향으로 회전함에 따라, 상기 금속 시트가 상측을 향해 권취되는 방향으로 상승되도록 회전하고,
상기 수소 기체 포집부는 포집되는 수소 기체량을 센싱하는 센싱수단을 포함하고, 상기 센싱수단을 통해 포집된 수소 기체량에 따라 상기 금속 롤의 권출속도를 제어하기 위한 신호가 생성되어 상기 모터로 전송되며,
상기 모터는 전송된 신호에 따라 회전속도가 제어됨에 따라 상기 금속 시트의 권출 속도가 제어되고,
상기 반응조는 작업자 조작을 통해 상측에 거치된 상기 금속 롤의 회전 방향이 수동으로 제어되도록 하는, 금속 롤 제어 핸들러를 포함하며,
상기 촉매 수용액 분리부는 상기 제1 반응액이 포집되는 제1 반응액 포집 탱크, 상기 제1 반응액 포집 탱크에 포집된 상기 제1 반응액으로부터 상기 촉매 수용액을 분리하는 원심분리기 및 상기 원심분리기에 의해 분리된 상기 촉매 수용액을 상기 촉매 수용액 공급 탱크로 공급하는 펌프를 포함하고,
상기 반응조 상측에 거치된 상기 금속 롤은 상기 반응조로부터 분리가 가능하도록 형성되며,
상기 수소 기체 포집부는 센싱 수단을 통해 상기 포집되는 수소 기체량을 센싱하며, 센싱 결과를 토대로 상기 모터의 회전 상태를 제어하기 위한 신호를 생성 및 상기 모터에 전송함으로써, 상기 금속 시트의 권출속도가 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는, 금속 롤을 이용한 연속 수소생산설비.reaction tank;
a catalyst aqueous solution supply tank for supplying a catalyst aqueous solution into the reaction tank;
A metal roll mounted on the upper side of the reaction tank in a wound state, rotated in one direction and unwound with the end portion facing downward, the end portion being lowered and immersed in the catalyst aqueous solution; and
It includes a catalyst aqueous solution separation unit that separates the catalyst aqueous solution from the first reaction solution generated by the reaction between the metal roll and the catalyst aqueous solution,
Hydrogen gas generated by the reaction between the metal roll and the catalyst aqueous solution is collected through a hydrogen gas collection unit connected to the reaction tank, and the separated catalyst aqueous solution is introduced into the catalyst aqueous solution supply tank,
The metal roll includes a rotating core having a certain length and a plate-shaped metal sheet wound a plurality of times around the rotating core, and both end portions of the rotating core are mounted on the upper side of the reaction tank,
The reaction tank includes a holder for holding the rotating core, a guide portion that guides the metal sheet that descends from the upper side of the reaction tank to a vertical state as the rotating core rotates in one direction, and the descending metal sheet. It is in contact with both sides and includes a motor that unwinds the metal sheet in a downward direction as it rotates in one direction and controls the unwinding speed,
As the motor rotates in a direction opposite to the one direction, the metal sheet rotates to rise in a direction in which the metal sheet is wound upward,
The hydrogen gas collection unit includes a sensing means for sensing the amount of hydrogen gas collected, and a signal for controlling the unwinding speed of the metal roll is generated and transmitted to the motor according to the amount of hydrogen gas collected through the sensing means. ,
As the rotation speed of the motor is controlled according to the transmitted signal, the unwinding speed of the metal sheet is controlled,
The reaction tank includes a metal roll control handler that manually controls the rotation direction of the metal roll mounted on the upper side through operator manipulation,
The catalyst aqueous solution separation unit includes a first reaction liquid collection tank in which the first reaction liquid is collected, a centrifuge that separates the catalyst aqueous solution from the first reaction liquid collected in the first reaction liquid collection tank, and the centrifuge. It includes a pump that supplies the separated catalyst aqueous solution to the catalyst aqueous solution supply tank,
The metal roll mounted on the upper side of the reaction tank is formed to be separable from the reaction tank,
The hydrogen gas collection unit senses the amount of hydrogen gas collected through a sensing means, and generates and transmits a signal to control the rotation state of the motor based on the sensing result to control the unwinding speed of the metal sheet. A continuous hydrogen production facility using metal rolls, characterized in that as much as possible. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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