KR102589454B1 - Metal Powder Feeding Apparatus for Hydrogen Generator and Feeding Method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속과 물을 반응시켜 수소를 생산하는 수소 반응기로 분말 형태의 금속을 일정하게 공급함으로써, 수소 생성 반응을 제어하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치 및 공급 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치는, 금속과 물의 가수분해에 의해 수소를 생성시키는 반응기로 상기 금속을 분말 형태로 공급하는 금속 분말 공급 장치에 있어서, 상기 금속 분말을 반응기로 공급하기 전에 임시 저장하는 본체; 및 상기 본체로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부;를 포함하고, 상기 불활성 가스 공급부는, 상기 본체에 상기 금속 분말이 설정된 양만큼 충전되면 개방되도록 제어되며, 개폐 제어에 의해 불활성 가스의 유입을 제어하는 볼 밸브;를 포함하여, 상기 본체에 충전된 금속 분말은 상기 불활성 가스에 의해 반응기로 공급되는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a metal powder supply device and method for producing hydrogen, which controls the hydrogen production reaction by consistently supplying metal in powder form to a hydrogen reactor that produces hydrogen by reacting metal and water.
The metal powder supply device for hydrogen production according to the present invention supplies the metal in powder form to a reactor that produces hydrogen by hydrolysis of metal and water, and supplies the metal powder to the reactor. Temporarily storing the body before; and an inert gas supply unit that supplies an inert gas to the main body, wherein the inert gas supply unit is controlled to open when the main body is filled with a set amount of the metal powder, and controls the inflow of the inert gas by opening and closing control. It is characterized in that the metal powder filled in the main body is supplied to the reactor by the inert gas.

Description

수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치 및 공급 방법 {Metal Powder Feeding Apparatus for Hydrogen Generator and Feeding Method} Metal Powder Feeding Apparatus for Hydrogen Generator and Feeding Method}

본 발명은 금속과 물을 반응시켜 수소를 생산하는 수소 반응기로 분말 형태의 금속을 일정하게 공급함으로써 수소 생성 반응을 제어하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a metal powder supply device for hydrogen production, which controls the hydrogen production reaction by consistently supplying metal in powder form to a hydrogen reactor that produces hydrogen by reacting metal and water.

현재 에너지 시스템은 화석연료에 크게 의존하고 있으나, 화석연료는 매장량이 한정되어 있어 가까운 미래에 고갈될 것으로 예상된다. 또한 화석연료의 연소 시 발생하는 이산화탄소(CO2)로 인하여 지구 온난화가 가속화되고 있다. 따라서 전 세계적으로 환경 친화적인 대체 에너지의 개발에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. The current energy system relies heavily on fossil fuels, but fossil fuel reserves are limited and are expected to be depleted in the near future. Additionally, global warming is accelerating due to carbon dioxide (CO 2 ) generated from the combustion of fossil fuels. Therefore, research on the development of environmentally friendly alternative energy is steadily progressing around the world.

이 중 수소 에너지는 환경 친화적이며 높은 에너지 밀도를 갖기 때문에 자동차 동력원, 휴대용 전자기기용 연료전지의 연료로 활용이 가능하며, 수소를 연료로 사용하는 연료전지의 가격도 매년 감소하고 있어, 수소 에너지 시대가 앞당겨지고 있다. 수소 연료전지와 같이 수소를 주체로 하는 에너지 경제로의 패러다임 변화가 진행되고 있음에 따라 수소의 수요가 증대되고 있다.Among these, hydrogen energy is environmentally friendly and has high energy density, so it can be used as a fuel for automobile power sources and fuel cells for portable electronic devices. The price of fuel cells that use hydrogen as fuel is decreasing every year, entering the era of hydrogen energy. It's getting ahead. As the paradigm shift toward an energy economy centered on hydrogen, such as hydrogen fuel cells, is underway, the demand for hydrogen is increasing.

또한, 수소 연료는 직접 연소시킬 때에도 환경오염 물질이 거의 배출되지 않는 청정 연료이고, 수소를 전기로 변환하는 고효율 연료전지의 연료로 활용하는 것도 가능하다는 점에서 가까운 미래의 이상적인 에너지원으로 전망하고 있다.In addition, hydrogen fuel is a clean fuel that emits almost no environmental pollutants even when burned directly, and is expected to be an ideal energy source in the near future in that it can be used as fuel for high-efficiency fuel cells that convert hydrogen into electricity. .

수소 에너지를 효율적으로 이용하기 위해서는 경제적이고 간편한 수소 생산기술과 생산된 수소를 저장하고 안전하게 운반할 수 있는 수소 저장기술이 필요하다. In order to use hydrogen energy efficiently, economical and simple hydrogen production technology and hydrogen storage technology that can store and safely transport the produced hydrogen are needed.

가장 널리 사용되는 수소 생산 방법으로는, 탄화수소계 연료를 개질하는 방법이 있다. 대표적으로, 탄화수소를 수증기와 반응시켜, 수증기(물)에 함유된 수소를 추출하는 수증기 개질법, 탄화수소를 산소와 반응시킴으로써 수소를 얻는 부분산화법 및 수증기 개질반응 및 부분산화반응 등 2가지 반응에 의해 수소를 생산함으로써 부분산화법의 가동성과 수증기 개질법의 효율성을 조합한 자열개질법 등이 있다.The most widely used hydrogen production method is a method of reforming hydrocarbon-based fuel. Typically, hydrogen is produced through two reactions: a steam reforming method that extracts hydrogen contained in steam (water) by reacting hydrocarbons with steam, a partial oxidation method that obtains hydrogen by reacting hydrocarbons with oxygen, and a steam reforming reaction and partial oxidation reaction. There is an autothermal reforming method that combines the operability of the partial oxidation method and the efficiency of the steam reforming method by producing .

이러한 개질법들은, 일정량의 탄화수소로부터 많은 양의 수소를 얻을 수 있고 그 기술수준이 상용화되어 있다는 장점이 있지만, 탄화수소를 원료로 하므로 환경오염물질인 탄소의 배출이 불가피하다. These reforming methods have the advantage of being able to obtain a large amount of hydrogen from a certain amount of hydrocarbon and the technology level is commercialized, but since they use hydrocarbon as a raw material, the emission of carbon, an environmental pollutant, is inevitable.

이러한 문제점을 해결하고자, 알루미늄, 마그네슘, 아연, 나트륨 등의 활성 금속들을 가수분해하여 수소를 생산하는 방법이 주목받고 있다. 또한, 금속의 가수분해를 이용한 수소 생산은, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 이산화탄소(CO2) 등이 배출되지 않는(zero emission) 친환경적인 방법이다. To solve this problem, a method of producing hydrogen by hydrolyzing active metals such as aluminum, magnesium, zinc, and sodium is attracting attention. In addition, hydrogen production using metal hydrolysis is an environmentally friendly method that produces zero emissions of nitrogen oxides (NO x ), sulfur oxides (SO x ), and carbon dioxide (CO 2 ).

특히, 알루미늄은 자원이 풍부하고, 값이 저렴할 뿐 아니라, 알루미늄에 의한 가수분해 반응을 통해 수소를 생산하면, 수소 발생량이 높고, 수소 저장을 위한 저장체가 필요하지 않으며, 물 자체가 수소 생산 및 저장 물질이 된다는 장점이 있다.In particular, aluminum is not only a rich resource and inexpensive, but when hydrogen is produced through a hydrolysis reaction with aluminum, the amount of hydrogen generated is high, a storage medium for hydrogen storage is not required, and water itself produces and stores hydrogen. There is an advantage to being a substance.

알루미늄의 가수분해 반응은 알칼리 용액 내에서 활발이 일어나는 데, 부산물인 산화물 또는 수산화물이 알루미늄의 표면에 피막을 형성하고, 피막 안쪽의 알루미늄은 물과 접촉할 수 없게 되므로 수소 생성 반응이 알루미늄의 표면에서만 발생하다가 정지하게 되어 수소 발생속도가 낮다는 문제점이 있다. The hydrolysis reaction of aluminum occurs actively in an alkaline solution. The by-products, oxides or hydroxides, form a film on the surface of aluminum, and the aluminum inside the film cannot come into contact with water, so the hydrogen production reaction only occurs on the surface of aluminum. There is a problem that the hydrogen generation rate is low because it is generated and then stopped.

이러한 단점을 보완하기 위해 알루미늄을 분말형으로 제공하여 물과 반응시키는 방법도 제안된 바 있다. 수소 생산을 위해 알루미늄 분말을 사용하면, 표면적이 매우 넓어 수소 발생속도가 높다는 장점이 있다. To make up for these shortcomings, a method of providing aluminum in powder form and reacting it with water has also been proposed. The advantage of using aluminum powder for hydrogen production is that the surface area is very large and the hydrogen generation rate is high.

그러나, 알루미늄 분말은 반응성이 매우 폭발적이어서 취급이 용이하지 않으며, 오히려 폭발적인 반응성을 제어하기가 어려워, 수소 발생 속도를 제어하는 기술이 부족한 실정이다.However, aluminum powder is not easy to handle because its reactivity is very explosive, and it is difficult to control its explosive reactivity, so there is a lack of technology for controlling the rate of hydrogen generation.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 탄소를 배출하지 않고 수소를 생산할 수 있으면서도, 수소의 생성속도를 제어할 수 있는 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention aims to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a metal powder supply device and method for hydrogen production that can produce hydrogen without emitting carbon and can control the hydrogen production rate. Do it as

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 금속과 물의 가수분해에 의해 수소를 생성시키는 반응기로 상기 금속을 분말 형태로 공급하는 금속 분말 공급 장치에 있어서, 상기 금속 분말을 반응기로 공급하기 전에 임시 저장하는 본체; 및 상기 본체로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부;를 포함하고, 상기 불활성 가스 공급부는, 상기 본체에 상기 금속 분말이 설정된 양만큼 충전되면 개방되도록 제어되며, 개폐 제어에 의해 불활성 가스의 유입을 제어하는 볼 밸브;를 포함하여, 상기 본체에 충전된 금속 분말은 상기 불활성 가스에 의해 반응기로 공급되는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치가 제공된다. According to one aspect of the present invention for achieving the above-described object, in the metal powder supply device for supplying the metal in powder form to a reactor that generates hydrogen by hydrolysis of metal and water, the metal powder is supplied to the reactor. Temporarily storing the body before; and an inert gas supply unit that supplies an inert gas to the main body, wherein the inert gas supply unit is controlled to open when the main body is filled with a set amount of the metal powder, and controls the inflow of the inert gas by opening and closing control. A metal powder supply device for hydrogen production is provided, including a ball valve that supplies the metal powder charged in the main body to the reactor by the inert gas.

바람직하게는, 상기 본체 내 금속 분말이 반응기로 배출되도록 상기 본체와 반응기의 연결을 개폐하는 버터플라이 밸브;를 더 포함할 수 있다.Preferably, it may further include a butterfly valve that opens and closes the connection between the main body and the reactor so that the metal powder in the main body is discharged into the reactor.

바람직하게는, 상기 본체로 금속 분말을 공급하는 금속 분말 공급부;를 포함하고, 상기 금속 분말 공급부는, 상기 금속 분말이 일정한 속도로 본체 내로 유입되도록 날개가 구비된 로터;를 포함할 수 있다.Preferably, it may include a metal powder supply unit that supplies metal powder to the main body, and the metal powder supply unit may include a rotor provided with wings to allow the metal powder to flow into the main body at a constant speed.

바람직하게는, 상기 금속 분말 공급부의 작동이 멈추면, 상기 볼 밸브가 개방되도록 제어하여 상기 불활성 가스가 본체로 공급되도록 하는 제어부;를 포함할 수 있다.Preferably, when the metal powder supply unit stops operating, the control unit controls the ball valve to be opened so that the inert gas is supplied to the main body.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 본체에 저장된 금속 분말이 상기 반응기로 전량 배출될 때까지 상기 볼 밸브가 개방상태에 있도록 제어하여, 상기 본체에 저장된 금속 분말이 상기 반응기로 전량 배출될 때까지 불활성 가스가 본체로 공급되도록 할 수 있다.Preferably, the control unit controls the ball valve to be in an open state until the entire metal powder stored in the main body is discharged into the reactor, so that the ball valve is inert until the entire metal powder stored in the main body is discharged into the reactor. Gas can be supplied to the main body.

바람직하게는, 상기 본체의 내압이 설정값에 도달하면, 상기 버터플라이 밸브가 개방되도록 제어하여 상기 본체 내 금속 분말이 상기 불활성 가스에 의해 상기 반응기로 공급되도록 하는 제어부;를 포함할 수 있다.Preferably, it may include a control unit that controls the butterfly valve to be opened when the internal pressure of the main body reaches the set value so that the metal powder in the main body is supplied to the reactor by the inert gas.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 본체에 저장된 금속 분말이 상기 반응기로 전량 배출되면, 상기 버터플라이 밸브가 폐쇄되도록 제어할 수 있다.Preferably, the control unit may control the butterfly valve to close when all of the metal powder stored in the main body is discharged into the reactor.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 금속 분말 공급 장치; 상기 금속 분말 공급 장치로부터 금속 분말을 공급받아 가수분해에 의해 수소를 생산하는 반응기; 및 상기 반응기로 공급할 촉매를 저장하는 촉매 저장탱크;를 포함하고, 상기 반응기에서는, 상기 금속 분말 공급 장치로부터 설정된 양만큼의 금속 분말을 전량 공급받을 때까지, 상기 반응에 의해 생성된 수소 기체가 상기 반응기로부터 배출되지 않는, 수소 생산 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above-described object, the metal powder supply device; a reactor that receives metal powder from the metal powder supply device and produces hydrogen through hydrolysis; and a catalyst storage tank for storing the catalyst to be supplied to the reactor, wherein the hydrogen gas generated by the reaction is supplied to the reactor until a set amount of metal powder is completely supplied from the metal powder supply device. An apparatus for producing hydrogen that does not exit the reactor is provided.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 본체에 금속 분말을 공급하는 단계; 및 상기 금속 분말이 설정값만큼 본체에 충전되면, 금속 분말의 공급을 중단하고, 상기 본체로 불활성 가스를 공급하여 상기 본체 내 금속 분말을 수소를 생성하는 반응기로 공급하는 단계;를 포함하며, 상기 본체로 불활성 가스를 공급하여 금속 분말을 반응기로 공급하는 단계는, 상기 불활성 가스를 상기 본체 내 금속 분말 전량이 상기 반응기로 공급될 때까지 계속 공급하여, 상기 금속 분말이 반응기로 공급되는 동안 생성된 수소가 상기 본체로 역류하지 않도록 하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 방법이 제공된다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above-described object, the steps include supplying metal powder to the main body; And when the metal powder is charged into the main body to a set value, stopping the supply of the metal powder and supplying an inert gas to the main body to supply the metal powder in the main body to a reactor that generates hydrogen. In the step of supplying the metal powder to the reactor by supplying an inert gas to the main body, the inert gas is continued to be supplied until the entire amount of the metal powder in the main body is supplied to the reactor, thereby generating the metal powder while the metal powder is supplied to the reactor. A method of supplying metal powder for hydrogen production is provided, which prevents hydrogen from flowing back into the body.

바람직하게는, 상기 본체로 불활성 가스를 공급하여 본체의 내압을 상승시키는 단계; 및 상기 본체의 내압이 설정값에 도달하면 상기 금속 분말이 반응기로 공급되도록 상기 본체와 반응기를 연결하는 경로를 개방하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Preferably, supplying an inert gas to the main body to increase the internal pressure of the main body; and opening a path connecting the main body and the reactor so that the metal powder is supplied to the reactor when the internal pressure of the main body reaches the set value.

바람직하게는, 상기 본체에 금속 분말을 공급하는 단계는, 로터를 가동시켜 상기 금속 분말이 일정 속도로 본체에 공급되도록 하고, 상기 로터는 상기 본체에 설정값 만큼의 금속 분말이 충전되면 가동을 중단하고, 상기 불활성 가스는 상기 로터의 가동이 중지된 후 상기 본체로 공급할 수 있다.Preferably, in the step of supplying metal powder to the main body, the rotor is operated to supply the metal powder to the main body at a constant speed, and the rotor stops operating when the main body is filled with a set value of metal powder. And, the inert gas can be supplied to the main body after the rotor stops operating.

본 발명에 따른 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치 및 방법은, 금속을 이용하여 수소를 생산함으로써 친환경적이고, 금속을 분말형태로 반응기에 제공함으로써 수소 발생속도와 수소 발생량을 높일 수 있다. The metal powder supply device and method for hydrogen production according to the present invention is environmentally friendly by producing hydrogen using metal, and can increase the hydrogen generation rate and amount of hydrogen by providing metal in powder form to the reactor.

또한, 금속 분말을 반응기로 일정하게 공급할 수 있어 금속 분말의 폭발적인 반응을 제어할 수 있고, 연속적으로 반응이 이루어지도록 함으로써, 수소를 안정적으로 생성시킬 수 있다.In addition, metal powder can be supplied to the reactor at a constant rate, so the explosive reaction of the metal powder can be controlled, and by allowing the reaction to occur continuously, hydrogen can be stably produced.

또한, 불활성 가스를 이용하여 반응기에서 가수분해에 의해 생성된 수소가 금속 분말 공급 장치로 역류하는 것을 방지할 수 있어, 수소 생산 수율이 낮아지는 문제와 역류한 수소가 금속 분말의 지속적인 공급을 방해하는 문제를 해결할 수 있다.In addition, by using an inert gas, it is possible to prevent the hydrogen generated by hydrolysis in the reactor from flowing back into the metal powder supply device, which reduces the problem of lowering the hydrogen production yield and preventing the continuous supply of metal powder from the hydrogen flowing back. The problem can be solved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생성 장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분말 공급 장치를 이용하여 반응기로 수소를 공급하는 방법을 순차적으로 도시한 개념도이다.
1 is a schematic diagram illustrating a hydrogen generation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram illustrating a metal powder supply device for hydrogen production according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram sequentially showing a method of supplying hydrogen to a reactor using a metal powder supply device according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Here, in adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are indicated with the same reference numerals as much as possible, even if they are shown in different drawings. Additionally, the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

후술하는 본 실시예들에서 금속은 알루미늄(aluminium, Al)인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 또한, 촉매는 수산화나트륨(NaOH)인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In the present embodiments described later, the metal will be aluminum (Al) as an example. In addition, the catalyst will be described using sodium hydroxide (NaOH) as an example.

먼저, 도 1을 참조하면, 수소 생성 장치는, 금속과 물의 반응이 일어나고, 금속과 물의 반응에 의해 수소가 생성되는 반응기(100); 반응기(100)에서의 수소 생성 반응에 필요한 촉매를 저장하는 촉매 저장탱크(200); 반응기(100)에서 반응완료 후 배출되는 촉매와 부산물을 임시저장하고, 촉매와 부산물을 분리하는 촉매 회수탱크(400); 및 분리된 액체 상태의 촉매를 촉매 저장탱크(200)로 공급하는 촉매 순환펌프(300);를 포함하고, 분말 형태의 금속을 반응기(100)로 공급하는 금속 분말 공급 장치(500);를 더 포함한다. First, referring to FIG. 1, the hydrogen generation device includes a reactor 100 in which a reaction between a metal and water occurs and hydrogen is generated by the reaction between the metal and water; A catalyst storage tank (200) that stores the catalyst required for the hydrogen production reaction in the reactor (100); A catalyst recovery tank (400) that temporarily stores the catalyst and by-products discharged after completion of the reaction in the reactor (100) and separates the catalyst and by-products; and a catalyst circulation pump 300 for supplying the separated liquid catalyst to the catalyst storage tank 200, and a metal powder supply device 500 for supplying metal in powder form to the reactor 100. Includes.

본 실시예의, 반응기(100)에는, 반응기(100)에 충전되어 있는 유체를 교반시켜 반응속도를 촉진시키는 교반기(120);가 설치될 수 있다. 또한, 교반기(120)는, 회전축; 및 회전축을 구동시키는 전기모터;를 포함할 수 있다. In this embodiment, the reactor 100 may be installed with a stirrer 120 that promotes the reaction rate by agitating the fluid charged in the reactor 100. Additionally, the stirrer 120 includes a rotating shaft; and an electric motor that drives the rotating shaft.

본 실시예의 교반기(120)가 작동되면, 반응기(100) 내 유체(촉매와 물)가 교반되어 반응기(100)로 도입된 알루미늄 분말과 유체의 접촉을 원활하게 함으로써 반응이 촉진될 수 있다. When the stirrer 120 of this embodiment is operated, the fluid (catalyst and water) in the reactor 100 is stirred to facilitate contact between the aluminum powder introduced into the reactor 100 and the fluid, thereby promoting the reaction.

즉, 교반기(120)를 작동시키면, 수소 발생 속도가 빨라질 수 있고, 시간당 수소 발생량이 많아질 수 있다. 교반기(120)는 반응이 진행되는 동안 계속해서 작동될 수도 있고, 도시하지 않은 제어부에 의해 필요에 따라 작동이 제어될 수도 있다.In other words, when the stirrer 120 is operated, the hydrogen generation rate can increase and the amount of hydrogen generated per hour can increase. The stirrer 120 may be continuously operated while the reaction is in progress, or its operation may be controlled as needed by a control unit (not shown).

제어부는 교반기(120)의 작동 여부를 제어할 수 있고, 교반기(120)의 운전속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 반응기(100)에서 생성된 수소 기체(H2)를 공급받는 수소 수요처(미도시)에서 요구하는 수소 공급량 등에 따라 교반기(120)의 작동을 제어할 수 있다. The control unit can control whether the stirrer 120 operates and can control the operating speed of the stirrer 120. For example, the control unit may control the operation of the stirrer 120 according to the amount of hydrogen supplied by the hydrogen demand source (not shown) that receives the hydrogen gas (H 2 ) generated in the reactor 100.

본 실시예의 촉매 저장탱크(200)는 반응기(100)보다 높은 위치에 설치될 수 있다. 촉매 저장탱크(200)가 반응기(100)보다 높은 위치에 설치됨으로써, 별도의 동력없이 중력에 의해 촉매가 촉매 저장탱크(200)로부터 반응기(100) 내부로 공급될 수 있다. The catalyst storage tank 200 of this embodiment may be installed at a higher position than the reactor 100. Since the catalyst storage tank 200 is installed at a higher position than the reactor 100, the catalyst can be supplied from the catalyst storage tank 200 into the reactor 100 by gravity without any additional power.

본 실시예에서 촉매는 알칼리 용액 또는 알칼리 수용액일 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 촉매는 수산화나트륨(NaOH)일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 촉매는, 반응기(100)에 저장되어 있는 물을 알칼리성으로 유지시킬 수 있는 물질이면 된다.In this embodiment, the catalyst may be an alkaline solution or an aqueous alkaline solution. For example, the catalyst in this example may be sodium hydroxide (NaOH). However, it is not limited to this, and the catalyst can be any material that can keep the water stored in the reactor 100 alkaline.

촉매 저장탱크(200)로부터 반응기(100)로 공급되는 촉매의 유량은 촉매 공급밸브(도면부호 미부여)의 개도량 제어에 의해 조절될 수 있다. 반응기(100)로 공급하는 촉매의 유량을 조절함으로써, 알루미늄의 폭발적인 반응성을 억제할 수 있고, 따라서 반응기(100) 내에서 일어나는 수소 생성 반응의 반응 속도를 제어할 수 있다. The flow rate of the catalyst supplied from the catalyst storage tank 200 to the reactor 100 can be adjusted by controlling the opening amount of the catalyst supply valve (not indicated). By controlling the flow rate of the catalyst supplied to the reactor 100, the explosive reactivity of aluminum can be suppressed, and thus the reaction rate of the hydrogen production reaction occurring within the reactor 100 can be controlled.

또한, 본 실시예에 따르면, 반응기(100)로 투입된 촉매는 반응완료 후 반응기(100)로부터 배출시킬 수 있다. 반응기(100)로부터 배출된 촉매는 촉매 순환펌프(300)에 의해 촉매 저장탱크(200)로 재순환될 수 있고, 반응기(100)로 공급하여 재사용할 수 있다. Additionally, according to this embodiment, the catalyst introduced into the reactor 100 can be discharged from the reactor 100 after completion of the reaction. The catalyst discharged from the reactor 100 can be recirculated to the catalyst storage tank 200 by the catalyst circulation pump 300 and supplied to the reactor 100 for reuse.

반응기(100)에서는 알루미늄 분말과 물의 가수분해 반응에 의해 수소가 생성되는데, 그 반응에 의해 수소 뿐만 아니라 산화물 등 부산물도 생성된다. 예를 들어, 본 실시예와 같이 촉매로서 수산화나트륨이 공급되는 경우, 부산물로서 수산화알루미늄(Al(OH)3)이 생성될 수 있다. In the reactor 100, hydrogen is produced through a hydrolysis reaction between aluminum powder and water, and the reaction produces not only hydrogen but also by-products such as oxides. For example, when sodium hydroxide is supplied as a catalyst as in this embodiment, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) may be produced as a by-product.

즉, 반응기(100)로부터 촉매를 배출시킬 때, 촉매 중에는 부산물인 수산화알루미늄이 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 반응기(100)로부터 배출된 촉매를 촉매 저장탱크(200)로 회수하기 전에, 촉매 회수탱크(400)에 저장하여, 촉매와 부산물을 분리시킬 수 있다. That is, when the catalyst is discharged from the reactor 100, the catalyst may contain aluminum hydroxide, a by-product. Therefore, according to this embodiment, before recovering the catalyst discharged from the reactor 100 to the catalyst storage tank 200, it can be stored in the catalyst recovery tank 400 to separate the catalyst and by-products.

촉매 회수탱크(400)에서 부산물이 분리된 액체 상태의 촉매, 즉 수산화나트륨만을 촉매 순환펌프(300)를 이용하여 촉매 저장탱크(200)로 회수할 수 있다.Only the liquid catalyst, that is, sodium hydroxide, from which the by-products have been separated in the catalyst recovery tank 400, can be recovered to the catalyst storage tank 200 using the catalyst circulation pump 300.

반응기(100)에서 가수분해 반응에 의해 생성된 수소는, 반응기(100)의 상부로부터 연료전지 등 수소 수요처(미도시)로 연결되는 수소 배출라인(도면부호 미부여)을 따라 반응기(100)로부터 배출되어 수소 수요처로 공급될 수 있다. Hydrogen generated by the hydrolysis reaction in the reactor 100 is discharged from the reactor 100 along a hydrogen discharge line (not shown) connected from the top of the reactor 100 to a hydrogen demand source (not shown) such as a fuel cell. It can be discharged and supplied to hydrogen consumers.

도면에 도시하지는 않았지만, 반응기(100) 내부의 상부 측에는, 수소 배출라인으로 배출되는 수소 기체에 포함된 미스트 등 액체 성분을 제거하는 미스트 제거용 필터(미도시);가 설치될 수 있다. Although not shown in the drawing, a mist removal filter (not shown) may be installed on the upper side of the reactor 100, which removes liquid components such as mist contained in hydrogen gas discharged through the hydrogen discharge line.

반응기(100)로는, 금속 분말 공급 장치(500)를 통해 일정량의 알루미늄 분말이 반응기(100)와 금속 분말 공급 장치(500)를 연결하는 금속 공급라인(AL)을 통해 공급될 수 있다.A certain amount of aluminum powder may be supplied to the reactor 100 through the metal powder supply device 500 through a metal supply line (AL) connecting the reactor 100 and the metal powder supply device 500.

이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분말 공급 장치(500)를 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to FIG. 2, a metal powder supply device 500 according to an embodiment of the present invention will be described.

본 실시예의 금속 분말 공급 장치(500)는, 알루미늄 분말을 금속 분말 공급 장치(500)로 이송하고 공급하는 금속 분말 공급부(510); 금속 분말 공급부(510)를 통해 이송된 금속 분말이 반응기(100)로 공급되기 전에 임시 저장되는 본체(520); 본체(520)로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부(530); 및 본체(520)에 저장된 알루미늄 분말을 반응기(100)로 공급하는 금속 분말 배출부(540);를 포함한다.The metal powder supply device 500 of this embodiment includes a metal powder supply unit 510 that transfers and supplies aluminum powder to the metal powder supply device 500; A body 520 in which the metal powder transferred through the metal powder supply unit 510 is temporarily stored before being supplied to the reactor 100; an inert gas supply unit 530 that supplies an inert gas to the main body 520; and a metal powder discharge unit 540 that supplies the aluminum powder stored in the main body 520 to the reactor 100.

본 실시예의 금속 분말 공급부(510)는, 회전 공급기(rotary feeder)일 수 있다. 금속 분말 공급부(510)는, 로터; 및 케이스;를 포함할 수 있고, 날개를 가진 로터를 케이스 내에서 회전시켜, 날개보다 상부에 위치한 알루미늄 분말 입구로부터 떨어지는 알루미늄 분말이 날개 사이를 거치면서 본체(520)로 유입되도록 한다. 날개가 일정한 속도로 회전하므로, 금속 분말 공급부(510)를 통해 본체(520)로 유입되는 알루미늄 분말은 일정한 속도로, 안정적으로 공급된다. The metal powder supply unit 510 of this embodiment may be a rotary feeder. The metal powder supply unit 510 includes a rotor; and a case; and the rotor with wings is rotated within the case so that the aluminum powder falling from the aluminum powder inlet located above the wings flows into the main body 520 while passing between the wings. Since the wings rotate at a constant speed, the aluminum powder flowing into the main body 520 through the metal powder supply unit 510 is stably supplied at a constant speed.

또한 금속 분말 공급부(510)는 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(520)의 중간 높이, 또는 중간보다 높은 위치에, 알루미늄 분말 입구로부터 본체(520)를 향해 하방으로 기울어지도록 설치될 수 있다. 즉, 날개 사이를 거치면서 본체(520)로 유입되는 알루미늄 분말은, 금속 분말 공급부(510)의 경사진 벽면을 따라 본체(520)로 유입되도록 함으로써, 본체(520) 내부로 수직으로 하강하여 유입되는 것에 비해 안정적이다.Additionally, as shown in FIG. 2 , the metal powder supply unit 510 may be installed at a mid-height of the main body 520, or at a position higher than the mid-level, slanting downward from the aluminum powder inlet toward the main body 520. That is, the aluminum powder flowing into the main body 520 while passing between the wings is allowed to flow into the main body 520 along the inclined wall of the metal powder supply unit 510, thereby descending vertically into the main body 520. It is more stable than expected.

본 실시예의 본체(520)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 원통형으로 구비될 수 있다. The main body 520 of this embodiment may be provided in a vertical cylindrical shape, as shown in FIG. 2.

본 실시예의 불활성 가스 공급부(530)는, 볼 밸브(ball valve);를 포함할 수 있다. 제어부에 의해 또는 수동으로 볼 밸브의 개폐를 제어하여, 본체(520) 내부로 불활성 가스의 공급을 제어할 수 있다. 즉, 볼 밸브가 개방되면 불활성 가스는 본체(520) 내부로 유입된다. The inert gas supply unit 530 of this embodiment may include a ball valve. The supply of inert gas into the main body 520 can be controlled by controlling the opening and closing of the ball valve by the controller or manually. That is, when the ball valve is opened, inert gas flows into the main body 520.

본 실시예에서 불활성 가스는 질소(N2)일 수 있다. In this embodiment, the inert gas may be nitrogen (N 2 ).

도면에 도시하지는 않았지만, 불활성 가스 공급부(530)를 통해 본체(520)로 유입되는 질소는, 질소 저장탱크(미도시)로부터 불활성 가스 공급부(530)로 이송될 수도 있고, 질소 생성 장치(미도시)로부터 불활성 가스 공급부(530)로 이송될 수 있다. 또한, 불활성 가스 공급부(530)로 이송되는 불활성 가스를 압축하는 압축기(미도시); 또는 팬(fan);을 더 포함하여, 질소를 일정 압력이상으로 압축시키고, 일정한 압력으로 불활성 가스 공급부(530)로 공급함으로써, 알루미늄 분말이 본체(520)로부터 반응기(100)로 신속하고 용이하게 이송될 수 있도록 할 수도 있을 것이다. Although not shown in the drawing, nitrogen flowing into the main body 520 through the inert gas supply unit 530 may be transferred from a nitrogen storage tank (not shown) to the inert gas supply unit 530, and may be transferred to a nitrogen generating device (not shown). ) can be transferred from the inert gas supply unit 530. In addition, a compressor (not shown) that compresses the inert gas transferred to the inert gas supply unit 530; or a fan; by compressing nitrogen above a certain pressure and supplying it to the inert gas supply unit 530 at a certain pressure, the aluminum powder can be quickly and easily transferred from the main body 520 to the reactor 100. It may be possible to allow it to be transferred.

또한, 불활성 가스 공급부(530)는, 본체(520)의 상부에 설치될 수 있다. Additionally, the inert gas supply unit 530 may be installed at the top of the main body 520.

본 실시예의 금속 분말 배출부(540)는, 버터플라이 밸브(butterfly valve);를 포함할 수 있다. 제어부 또는 수동으로 버터플라이 밸브의 개폐를 제어하여, 본체(520)에 저장된 알루미늄 분말이 본체(520)로부터 반응기(100)로 이송되도록 제어할 수 있다. 즉, 버터플라이 밸브가 개방되면, 알루미늄 분말은 불활성 가스와 함께 본체(520)로부터 배출되어 반응기(100)로 이송된다.The metal powder discharge unit 540 of this embodiment may include a butterfly valve. By controlling the opening and closing of the butterfly valve through the controller or manually, the aluminum powder stored in the main body 520 can be controlled to be transferred from the main body 520 to the reactor 100. That is, when the butterfly valve is opened, the aluminum powder is discharged from the main body 520 together with the inert gas and transferred to the reactor 100.

본 실시예의 금속 분말 공급 장치(500)는, 본체(520)의 내압을 측정하는 압력 측정부(미도시);를 더 포함할 수 있다. 도시하지 않은 제어부는, 압력 측정부의 측정값을 이용하여, 불활성 가스 공급부(530) 및 금속 분말 배출부(540) 중 어느 하나 이상을 제어할 수 있다. The metal powder supply device 500 of this embodiment may further include a pressure measuring unit (not shown) that measures the internal pressure of the main body 520. A control unit (not shown) may control one or more of the inert gas supply unit 530 and the metal powder discharge unit 540 using the measured value of the pressure measurement unit.

예를 들어, 압력 측정부의 측정값이 설정값을 초과하면, 제어부는 금속 분말 배출부(540)의 버터플라이 밸브를 개방하고, 본체(520) 내부의 불활성 가스와 알루미늄 분말이 자체 압력에 의해 본체(520)로부터 반응기(100)로 이송되도록 할 수 있다. For example, when the measured value of the pressure measuring unit exceeds the set value, the control unit opens the butterfly valve of the metal powder discharge unit 540, and the inert gas and aluminum powder inside the main body 520 are released into the main body by its own pressure. It can be transferred from 520 to the reactor 100.

불활성 가스 공급부(530)의 볼 밸브와 금속 분말 배출부(540)의 버터플라이 밸브는, 제어부에 의해 제어될 수 있고, 수동 제어될 수도 있으며, 금속 분말 공급부(510)의 로터의 작동 여부, 본체(520)의 내압에 따라 자동으로 개폐가 제어되도록 설정된 자동밸브일 수도 있다. The ball valve of the inert gas supply unit 530 and the butterfly valve of the metal powder discharge unit 540 may be controlled by a control unit or may be manually controlled, and whether the rotor of the metal powder supply unit 510 operates or not, the main body It may be an automatic valve set to automatically control opening and closing according to the internal pressure of (520).

예를 들어, 본체(520)의 내압이 설정값에 도달하면, 금속 분말 배출부(540)의 버터플라이 밸브는 자동 개방될 수 있다. For example, when the internal pressure of the main body 520 reaches the set value, the butterfly valve of the metal powder discharge unit 540 may be automatically opened.

예를 들어, 금속 분말 공급부(510)의 로터가 작동을 멈추면, 불활성 가스 공급부(530)의 볼 밸브는 자동 개방될 수 있다. For example, when the rotor of the metal powder supply unit 510 stops operating, the ball valve of the inert gas supply unit 530 may be automatically opened.

예를 들어, 금속 분말 공급부(510)의 로터가 작동될 때에는, 금속 분말 배출부(540)의 버터플라이 밸브와 불활성 가스 공급부(530)의 볼 밸브는 폐쇄될 수 있다. For example, when the rotor of the metal powder supply unit 510 operates, the butterfly valve of the metal powder discharge unit 540 and the ball valve of the inert gas supply unit 530 may be closed.

도 3을 참조하여, 상술한 금속 분말 공급 장치(500)의 작동 원리를 설명하기로 한다.With reference to FIG. 3, the operating principle of the above-described metal powder supply device 500 will be described.

(step 1) 금속 분말 공급부(510)를 통해, 알루미늄 분말을 일정한 속도로 본체(520)로 공급한다. 이때, 금속 분말 공급부(510)의 로터가 가동되고, 불활성 가스 공급부(530)의 볼 밸브 및 금속 분말 배출부(540)의 버터플라이 밸브는 폐쇄되어 있도록 할 수 있다. (step 1) Aluminum powder is supplied to the main body 520 at a constant speed through the metal powder supply unit 510. At this time, the rotor of the metal powder supply unit 510 may be operated, and the ball valve of the inert gas supply unit 530 and the butterfly valve of the metal powder discharge unit 540 may be closed.

(step 2) 상술한 step 1은, 반응기(100)로 공급할 양 만큼의 알루미늄 분말이 본체(520)에 채워질 때 까지 실시된다.(Step 2) The above-described step 1 is performed until the main body 520 is filled with aluminum powder equal to the amount to be supplied to the reactor 100.

(step 3) 본체(520)에 반응기(100)로 공급할 양 만큼의 알루미늄 분말이 채워지면, 금속 분말 공급부(510)의 로터 가동을 중지하고, 불활성 가스 공급부(530)의 볼 밸브를 개방하여, 질소 기체를 본체(520)로 공급한다.(Step 3) When the main body 520 is filled with the amount of aluminum powder to be supplied to the reactor 100, the rotor of the metal powder supply unit 510 is stopped, and the ball valve of the inert gas supply unit 530 is opened, Nitrogen gas is supplied to the main body 520.

(step 4) 질소 기체를 본체(520)로 공급함에 따라, 본체(520)의 내압이 증가하여 설정값에 도달하면, 금속 분말 배출부(540)의 버터플라이 밸브를 개방하고, 본체(520)로부터 반응기(100)로 알루미늄 분말을 이송시킨다. (step 4) As nitrogen gas is supplied to the main body 520, the internal pressure of the main body 520 increases and reaches the set value, the butterfly valve of the metal powder discharge unit 540 is opened, and the main body 520 Aluminum powder is transferred from to the reactor 100.

(step 5) 불활성 가스 공급부(530)의 볼 밸브는, 본체(520) 내의 알루미늄 분말이 모두 반응기(100)로 이송될 때까지 개방되어 있을 수 있다. 본체(520) 내의 알루미늄 분말이 모두 반응기(100)로 이송된 것이 확인되면, 금속 분말 배출부(540)의 버터플라이 밸브는 폐쇄한다. (Step 5) The ball valve of the inert gas supply unit 530 may be opened until all the aluminum powder in the main body 520 is transferred to the reactor 100. When it is confirmed that all the aluminum powder in the main body 520 has been transferred to the reactor 100, the butterfly valve of the metal powder discharge unit 540 is closed.

본 실시예의 불활성 가스는, 본체(520)의 내압을 상승시키고, 본체(520)에 저장된 일정량의 알루미늄 분말을 반응기(100)로 이송시키는 역할을 하며, 또한, 알루미늄 분말이 반응기(100)로 이송되는 동안에 반응기(100)에서 반응이 일어나 생성된 수소 기체가 금속 분말 공급 장치(500) 측으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. The inert gas of this embodiment serves to increase the internal pressure of the main body 520 and transfer a certain amount of aluminum powder stored in the main body 520 to the reactor 100. In addition, the aluminum powder is transferred to the reactor 100. During this process, a reaction occurs in the reactor 100, thereby preventing the generated hydrogen gas from flowing back toward the metal powder supply device 500.

알루미늄 분말이 반응기(100)로 공급되면 반응기(100) 내에서 가수분해 반응이 개시되며, 본체(520)에 저장된 알루미늄 분말의 전량이 반응기(100) 내로 공급되기 전에 가수분해 반응에 의해 수소 기체가 생성될 수 있다. When aluminum powder is supplied to the reactor 100, a hydrolysis reaction is initiated within the reactor 100, and hydrogen gas is released by the hydrolysis reaction before the entire amount of aluminum powder stored in the main body 520 is supplied into the reactor 100. can be created.

본 실시예에 따르면, 불활성 가스는, 본체(520) 내 알루미늄 분말의 전량이 반응기(100)로 이송된 것이 확인될 때까지, 즉, 버터플라이 밸브가 폐쇄될 때까지 계속해서 본체(520)로 공급하며, 따라서, 반응기(100)에서 생성된 수소 기체가 금속 분말 장치(500)로 역류하는 것을 방지할 수 있어 설정량만큼 알루미늄 분말을 지속적으로 반응기(100)에 공급할 수 있다. According to this embodiment, the inert gas continues to flow into the main body 520 until it is confirmed that the entire amount of aluminum powder in the main body 520 has been transferred to the reactor 100, that is, until the butterfly valve is closed. Therefore, it is possible to prevent the hydrogen gas generated in the reactor 100 from flowing back into the metal powder device 500, so that a set amount of aluminum powder can be continuously supplied to the reactor 100.

알루미늄 분말이 반응기(100)로 모두 공급되기 전에 수소 기체가 역류하여 알루미늄 분말의 공급을 방해하면, 설정된 양 만큼의 알루미늄 분말이 반응기(100)로 공급되지 않아 수소 생성 수율이 떨어지고, 반응이 연속적으로 일어나지 않는 문제가 발생할 수 있다. 본 실시예에 따르면 이러한 문제점들을 해결할 수 있다. If hydrogen gas backflows before all of the aluminum powder is supplied to the reactor 100, preventing the supply of aluminum powder, the set amount of aluminum powder is not supplied to the reactor 100, resulting in a decrease in hydrogen production yield and the reaction continuing. Problems that do not occur may occur. According to this embodiment, these problems can be solved.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been examined, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms in addition to the embodiments described above without departing from the spirit or scope thereof will be recognized by those skilled in the art. It is self-evident. Therefore, the above-described embodiments should be considered illustrative rather than restrictive, and the present invention is therefore not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

100 : 반응기
120 : 교반기
200 : 촉매 저장탱크
300 : 촉매 순환펌프
400 : 촉매 회수탱크
500 : 금속 분말 공급 장치
510 : 금속 분말 공급부
520 : 본체
530 : 불활성 가스 공급부
540 : 금속 분말 배출부
AL : 금속 공급라인
100: reactor
120: stirrer
200: Catalyst storage tank
300: Catalyst circulation pump
400: Catalyst recovery tank
500: Metal powder supply device
510: Metal powder supply unit
520: main body
530: Inert gas supply unit
540: Metal powder discharge unit
AL: Metal supply line

Claims (11)

금속과 물의 가수분해에 의해 수소를 생성시키는 반응기로 상기 금속을 분말 형태로 공급하는 금속 분말 공급 장치에 있어서,
상기 금속 분말을 반응기로 공급하기 전에 임시 저장하는 본체; 및
상기 본체로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부;를 포함하고,
상기 불활성 가스 공급부는,
상기 본체에 상기 금속 분말이 설정된 양만큼 충전되면 개방되도록 제어되며, 개폐 제어에 의해 불활성 가스의 유입을 제어하는 볼 밸브;를 포함하여,
상기 본체에 충전된 금속 분말은 상기 불활성 가스에 의해 반응기로 공급되고,
상기 반응기에서 생성된 수소가 상기 본체로 역류하지 않도록, 상기 볼 밸브를 제어하여 상기 본체에 저장된 금속 분말이 상기 반응기로 전량 배출될 때까지 불활성 가스가 본체에 공급되도록 하는 제어부;를 더 포함하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치.
In the metal powder supply device for supplying the metal in powder form to a reactor that generates hydrogen by hydrolysis of metal and water,
a main body for temporarily storing the metal powder before supplying it to the reactor; and
It includes an inert gas supply unit that supplies an inert gas to the main body,
The inert gas supply unit,
Including a ball valve that is controlled to open when the metal powder is filled in the main body by a set amount and controls the inflow of inert gas by opening and closing control.
The metal powder filled in the main body is supplied to the reactor by the inert gas,
A control unit that controls the ball valve to prevent the hydrogen generated in the reactor from flowing back into the main body so that an inert gas is supplied to the main body until all of the metal powder stored in the main body is discharged to the reactor. Metal powder supply device for hydrogen production.
청구항 1에 있어서,
상기 본체 내 금속 분말이 반응기로 배출되도록 상기 본체와 반응기의 연결을 개폐하는 버터플라이 밸브;를 더 포함하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치.
In claim 1,
A butterfly valve that opens and closes the connection between the main body and the reactor so that the metal powder in the main body is discharged into the reactor. A metal powder supply device for hydrogen production, further comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 본체로 금속 분말을 공급하는 금속 분말 공급부;를 포함하고,
상기 금속 분말 공급부는,
상기 금속 분말이 일정한 속도로 본체 내로 유입되도록 날개가 구비된 로터;를 포함하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치.
In claim 1,
It includes a metal powder supply unit that supplies metal powder to the main body,
The metal powder supply unit,
A metal powder supply device for hydrogen production, comprising: a rotor provided with wings to allow the metal powder to flow into the main body at a constant speed.
청구항 3에 있어서,
상기 금속 분말 공급부의 작동이 멈추면, 상기 볼 밸브가 개방되도록 제어하여 상기 불활성 가스가 본체로 공급되도록 하는 제어부;를 포함하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치.
In claim 3,
When the metal powder supply unit stops operating, a control unit that controls the ball valve to open so that the inert gas is supplied to the main body.
삭제delete 청구항 2에 있어서,
상기 본체의 내압이 설정값에 도달하면, 상기 버터플라이 밸브가 개방되도록 제어하여 상기 본체 내 금속 분말이 상기 불활성 가스에 의해 상기 반응기로 공급되도록 하는 제어부;를 포함하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치.
In claim 2,
When the internal pressure of the main body reaches the set value, a control unit that controls the butterfly valve to open so that the metal powder in the main body is supplied to the reactor by the inert gas; supplying metal powder for hydrogen production, including a Device.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 본체에 저장된 금속 분말이 상기 반응기로 전량 배출되면, 상기 버터플라이 밸브가 폐쇄되도록 제어하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 장치.
In claim 6,
The control unit,
A metal powder supply device for hydrogen production that controls the butterfly valve to close when the entire amount of metal powder stored in the main body is discharged to the reactor.
청구항 1 내지 4 및 6 내지 7 중 어느 한 항에 따른 금속 분말 공급 장치;
상기 금속 분말 공급 장치로부터 금속 분말을 공급받아 가수분해에 의해 수소를 생산하는 반응기; 및
상기 반응기로 공급할 촉매를 저장하는 촉매 저장탱크;를 포함하고,
상기 반응기에서는, 상기 금속 분말 공급 장치로부터 설정된 양만큼의 금속 분말을 전량 공급받을 때까지, 상기 반응에 의해 생성된 수소 기체가 상기 반응기로부터 배출되지 않는, 수소 생산 장치.
The metal powder supply device according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 7;
a reactor that receives metal powder from the metal powder supply device and produces hydrogen through hydrolysis; and
It includes a catalyst storage tank for storing the catalyst to be supplied to the reactor,
In the reactor, hydrogen gas generated by the reaction is not discharged from the reactor until a set amount of metal powder is fully supplied from the metal powder supply device.
본체에 금속 분말을 공급하는 단계; 및
상기 금속 분말이 설정값만큼 본체에 충전되면, 금속 분말의 공급을 중단하고, 상기 본체로 불활성 가스를 공급하여 상기 본체 내 금속 분말을 수소를 생성하는 반응기로 공급하는 단계;를 포함하며,
상기 본체로 불활성 가스를 공급하여 금속 분말을 반응기로 공급하는 단계는,
상기 불활성 가스를 상기 본체 내 금속 분말 전량이 상기 반응기로 공급될 때까지 계속 공급하여, 상기 금속 분말이 반응기로 공급되는 동안 생성된 수소가 상기 본체로 역류하지 않도록 하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 방법.
Supplying metal powder to the body; and
When the metal powder is charged into the main body to a set value, stopping the supply of the metal powder and supplying an inert gas to the main body to supply the metal powder in the main body to a reactor that generates hydrogen;
The step of supplying metal powder to the reactor by supplying an inert gas to the main body,
Supplying metal powder for hydrogen production by continuing to supply the inert gas until the entire amount of metal powder in the main body is supplied to the reactor, thereby preventing hydrogen generated while the metal powder is supplied to the reactor from flowing back into the main body. method.
청구항 9에 있어서,
상기 본체로 불활성 가스를 공급하여 본체의 내압을 상승시키는 단계; 및
상기 본체의 내압이 설정값에 도달하면 상기 금속 분말이 반응기로 공급되도록 상기 본체와 반응기를 연결하는 경로를 개방하는 단계;를 더 포함하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 방법.
In claim 9,
supplying an inert gas to the main body to increase the internal pressure of the main body; and
When the internal pressure of the main body reaches a set value, opening a path connecting the main body and the reactor so that the metal powder is supplied to the reactor; further comprising: a metal powder supply method for hydrogen production.
청구항 9에 있어서,
상기 본체에 금속 분말을 공급하는 단계는,
로터를 가동시켜 상기 금속 분말이 일정 속도로 본체에 공급되도록 하고,
상기 로터는 상기 본체에 설정값 만큼의 금속 분말이 충전되면 가동을 중단하고,
상기 불활성 가스는 상기 로터의 가동이 중지된 후 상기 본체로 공급하는, 수소 생산을 위한 금속 분말 공급 방법.
In claim 9,
The step of supplying metal powder to the main body,
Operate the rotor to supply the metal powder to the main body at a constant speed,
The rotor stops operating when the main body is filled with a set value of metal powder,
The inert gas is supplied to the main body after the rotor stops operating.
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KR102518618B1 (en) * 2021-05-03 2023-04-07 곽건화 Hydrogen fuel production system having quantitative feeding valve apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008273758A (en) 2007-04-26 2008-11-13 Hitachi Maxell Ltd Hydrogen generating material composition and hydrogen generating apparatus
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KR101817596B1 (en) * 2015-11-13 2018-01-11 김동환 A Hydrogen Generating Apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008273758A (en) 2007-04-26 2008-11-13 Hitachi Maxell Ltd Hydrogen generating material composition and hydrogen generating apparatus
JP2009120463A (en) 2007-11-12 2009-06-04 Fukuhara Co Ltd Method and apparatus for producing hydrogen gas
JP2014088280A (en) * 2012-10-30 2014-05-15 Tonami Transportation Co Ltd Hydrogen generator
KR101586582B1 (en) * 2014-08-01 2016-01-20 대우조선해양 주식회사 Submarine metal fuel supply system and method thereof

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