KR20090077308A - Hydrogen generating method and device using acid solution and chemical hydride compound - Google Patents

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KR20090077308A
KR20090077308A KR1020080003162A KR20080003162A KR20090077308A KR 20090077308 A KR20090077308 A KR 20090077308A KR 1020080003162 A KR1020080003162 A KR 1020080003162A KR 20080003162 A KR20080003162 A KR 20080003162A KR 20090077308 A KR20090077308 A KR 20090077308A
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한명근
김현종
안경준
전동술
신경진
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한국생산기술연구원
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Abstract

A method and an apparatus for generating hydrogen by using an aqueous acid solution and a chemical hydride compound are provided to generate hydrogen stably, control a flow rate of hydrogen to a fast flow rate, and prevent performance of the apparatus from being influenced at all although the apparatus is operated in a state that the apparatus is linked with a fuel cell. A hydrogen generating apparatus comprises: an aqueous acid solution vessel(1) capable of receiving an aqueous acid solution(2); an aqueous acid solution injector(5) having liquid transfer pipes; and a hydride compound vessel(7) in which a hydride compound(8) is received, and which has a hydrogen gas transfer pipe(9) installed on one side thereof. The aqueous acid solution injector sucks in the aqueous acid solution received in the aqueous acid solution vessel through the liquid transfer pipe(3) to transfer the aqueous acid solution to the hydride compound vessel through the liquid transfer pipe(4). Aqueous acid solution droplets(6) dropping from the liquid transfer pipe are brought into contact with the hydride compound in the hydride compound vessel to generate hydrogen, and the generated hydrogen is recovered through a gas transfer pipe(9).

Description

산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생 방법 및 장치{Hydrogen generating method and device using acid solution and chemical hydride compound}Hydrogen generating method and device using acid solution and chemical hydride compound

본 발명은 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생 방법 및 장치에 관한 것으로, 일정 농도의 산 수용액을 액체 이송관 및 산 수용액 주입기를 통하여 분말 상태의 화학적 하이드라이드 화합물에 일정한 속도로 주입함으로써 산 수용액 방울이 상기 하이드라이드 화합물에 접촉하면서 수소를 발생하는 것이 특징이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating hydrogen using an aqueous acid solution and a chemical hydride compound. The aqueous solution droplet is characterized by generating hydrogen while contacting the hydride compound.

상기 본 발명의 수소발생 방법 및 장치에 따르면 기존의 알칼리 안정화제와 촉매를 사용하지 않으면서 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물만을 이용하는 비교적 간단한 방법과 장치로 수소를 안정적으로 발생시킬 수 있고 발생되는 유량을 빠르게 조절할 수 있으며, 연료전지와 연계 운전하여도 성능에 전혀 영향을 주지 않는 효과가 있다.According to the method and apparatus for generating hydrogen of the present invention, a relatively simple method and apparatus using only an acid aqueous solution and a chemical hydride compound without using an existing alkali stabilizer and a catalyst can stably generate hydrogen and generate a flow rate. It can be adjusted quickly and has the effect of not affecting performance at all even when linked with the fuel cell.

수소는 지구상에 존재하는 풍부한 물로부터 제조될 수 있어 자원의 제약이 없고, 연소 생성물이 물 밖에 없는 청정연료이다. 뿐만 아니라, 중량당 높은 에너 지 밀도를 가지며, 열 및 전기화학적 에너지로의 변환이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 화석연료의 한계인 부존자원의 고갈과 지구온난화 및 환경오염 문제를 극복할 수 있는 유일한 대안이라 할 수 있다. 이러한 수소를 연료로 하는 연료전지는 수소에너지를 가장 효율적으로 활용할 수 있는 핵심기술이며, 세계 각국의 에너지 산업 및 정책과 맞물려 실용화 개발에 박차를 가하고 있다. 연료전지의 실용화를 위해서는 여러 가지 기술적으로 해결해야 할 과제가 많으나, 그 중에서도 연료로 사용하고 있는 수소의 안정적인 저장 및 공급 문제가 중요하다고 하겠다. Hydrogen can be produced from the abundant water present on earth, so there are no resource constraints and clean fuel with only combustion products. In addition, it has the advantage of high energy density per weight and easy conversion to thermal and electrochemical energy. Therefore, it can be said that it is the only alternative to overcome the depletion of resources, global warming and environmental pollution which is the limit of fossil fuel. Fuel cell fueled by hydrogen is the core technology that can utilize hydrogen energy most efficiently, and is spurring the development of practical use in conjunction with the energy industry and policies of the world. There are many technical problems to be solved for the practical use of fuel cells, but among them, the problem of stable storage and supply of hydrogen used as fuel is important.

수소를 공급하는 방법은 여러 가지가 있겠으나, 현재 기술로 이용 가능한 것은 압축저장 방식이다. 그러나, 고압 수소의 경우, 수소의 공급문제와 고압이라는 점, 그리고 통의 부피가 크다는 문제, 액화하더라도 휘발유 에너지 밀도의 1/3 수준이라는 점 등 그 안정성과 효율성에 많은 의문이 제시되고 있어, 궁극적인 실용화 기술이라고 보기에는 무리가 있다. 최근에는 이를 보완하기 위해서 저압이면서도 수소를 더 많이 저장할 수 있는 수소저장물질 개발을 활발히 연구 중에 있다. There are many ways to supply hydrogen, but compression storage is available with the current technology. However, in the case of high pressure hydrogen, many questions have been raised about its stability and efficiency, such as the problem of hydrogen supply and high pressure, the problem that the volume of the barrel is large, and the degree of gasoline energy density even when liquefied. It is unreasonable to see that it is a commercialization technique. Recently, in order to compensate for this, we are actively researching a hydrogen storage material capable of storing more hydrogen at low pressure.

미국 특허 제6,534,033호, 대한민국 특허 제0596367호 등에는 화학적 하이드라이드 화합물을 사용한 수소발생방법을 제시하고 있다. NaBH4와 같은 화학적 하이드라이드 화합물은 아래와 같은 수화 반응을 이용하며, 촉매와의 접촉을 통해 수소와 NaBO2를 생성하게 된다. NaBO2는 다시 NaBH4로 환원될 수 있으며, 인체에도 무해한 것으로 알려져 있다. 화학적 하이드라이드 화합물은 고압 수소에 비해 높은 에너지 밀도를 가지며, 공기 중에서도 안정하고, 인화성 및 독성이 없다는 장점을 가 지고 있다.U.S. Patent No. 6,534,033 and Korean Patent No. 0596367, etc., disclose a hydrogen generation method using a chemical hydride compound. Chemical hydride compounds such as NaBH 4 utilize the following hydration reactions to produce hydrogen and NaBO 2 through contact with the catalyst. NaBO 2 can be reduced back to NaBH 4 and is known to be harmless to the human body. Chemical hydride compounds have a higher energy density than high-pressure hydrogen, are stable in air, and have no flammability and toxicity.

NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2 (1)NaBH 4 + 2H 2 O → NaBO 2 + 4H 2 (1)

NaBH4와 같은 화학적 하이드라이드 화합물은 중성 및 산성 조건 하에서는 물과의 접촉만으로도 가수분해 반응을 일으켜 수소를 발생한다. 따라서, 상기 특허 등에서 제시된 화학적 하이드라드 화합물을 함유하는 수소발생 조성물은 자발적인 수소발생을 억제하고, 안정적인 보관을 위하여 NaOH, KOH 등과 같은 알칼리 안정화제를 첨가하여 사용하게 된다.Chemical hydride compounds, such as NaBH 4 , generate hydrogen by the hydrolysis reaction only under contact with water under neutral and acidic conditions. Therefore, the hydrogen generating composition containing the chemical hydride compound disclosed in the patent, etc. is used to suppress the spontaneous hydrogen evolution, and to add an alkali stabilizer such as NaOH, KOH for stable storage.

그러나, 본 발명자들은 NaOH나 KOH와 같은 알칼리 안정화제가 물에 용해되어 수소 가스 중에 포함되는 것을 원소 분석을 통해 확인하였다. 그리고, 수소 가수 중에 포함된 알칼리 이온은 연료전지 촉매층 및 전해질막의 수소 전달 능력을 떨어뜨려 연료전지의 성능을 감소시키고, 회복 불가능하게 만든다는 것을 발견하였다. 결국, 상기 특허 등에서 제시된 화학적 하이드라드 화합물을 함유하는 수소발생 조성물 및 수소발생 방법은 수소의 발생 자체에는 효과적일 수 있겠으나, 연료전지와 연계하여 사용하기에는 적절치 못한 방법이라고 하겠다. However, the inventors have confirmed through elemental analysis that an alkali stabilizer such as NaOH or KOH is dissolved in water and included in hydrogen gas. In addition, it has been found that alkali ions contained in the hydrogen valence lower the hydrogen transfer capability of the fuel cell catalyst layer and the electrolyte membrane, thereby reducing the performance of the fuel cell and making it impossible to recover. As a result, the hydrogen generating composition and the hydrogen generating method containing the chemical hydride compound disclosed in the patent, etc. may be effective for the generation of hydrogen itself, but it is not suitable for use in conjunction with a fuel cell.

이상과 같이 화학적 하이드라이드 화합물을 이용하여 효과적으로 수소를 발생하기 위한 시도가 여러 가지로 이루어지고 있지만, 아직까지 연료전지에 적용되기에는 적지 않은 기술의 한계를 지니고 있다. As described above, various attempts have been made to effectively generate hydrogen using a chemical hydride compound, but there are still limitations in technology to be applied to a fuel cell.

이에 본 발명은 알칼리 안정화제와 촉매를 사용하지 않고, 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물만을 사용한 것으로, 화학적 하이드라이드 화합물로부터 수소를 발생함에 있어서, 수소 중의 알칼리 이온을 최소화하여 연료전지와 연계 운전하여도 성능에 전혀 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 수소의 유량을 빠르게 조절할 수 있는 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생 방법 및 장치를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention uses only an acid aqueous solution and a chemical hydride compound without using an alkali stabilizer and a catalyst. In generating hydrogen from the chemical hydride compound, the alkali ions in hydrogen are minimized to operate in conjunction with a fuel cell. The present invention provides a method and apparatus for generating hydrogen using an acid aqueous solution and a chemical hydride compound that not only affect performance at all, but also rapidly control the flow rate of hydrogen.

본 발명은 일정 농도의 산 수용액을 액체 이송관 및 산 수용액 주입기를 통하여 분말 상태의 화학적 하이드라이드 화합물에 일정한 속도로 주입함으로써 산 수용액 방울이 상기 하이드라이드 화합물에 접촉하면서 수소를 발생하는 것이 특징이다.The present invention is characterized in that a certain amount of acid aqueous solution is injected into a chemical hydride compound in a powder state through a liquid transfer tube and an acid aqueous solution injector at a constant rate to generate hydrogen while contacting the hydride compound droplets.

본 발명은 기존의 알칼리 안정화제와 촉매를 사용하지 않으면서 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물만을 이용하는 비교적 간단한 방법과 장치로 수소를 안정적으로 발생시킬 수 있는 것으로, 산의 종류에 따라 수소의 발생특성이 다르므로, 연료전지의 수소 요구 특성에 따라서 산의 종류를 선별하여 사용할 수 있고, 산 수용액의 농도와 주입 속도를 조절하여 수소의 발생 유량을 조절할 수 있는 것으로, 산 수용액과 분말 상태의 화학적 하이드라이드 화합물을 사용하기 때문에 연료전지의 성능을 떨어뜨리지 않는 수소를 발생시킬 수 있다. According to the present invention, hydrogen can be stably generated by a relatively simple method and apparatus using only an acid aqueous solution and a chemical hydride compound without using an existing alkali stabilizer and a catalyst. Since the type of acid can be selected and used according to the hydrogen demand characteristics of the fuel cell, the flow rate of hydrogen can be controlled by adjusting the concentration and the injection rate of the aqueous acid solution. The use of the compound can generate hydrogen that does not degrade the performance of the fuel cell.

본 발명은 산 수용액을 분말 상태의 화학적 하이드라이드 화합물에 주입하여 산 수용액 방울이 상기 하이드라이드 화합물에 접촉하면서 수소를 발생하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the acid aqueous solution is injected into the chemical hydride compound in a powder state to generate hydrogen while the acid aqueous solution drops in contact with the hydride compound.

또한, 본 발명은 상기 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생에 사용되는 장치로서, 산 수용액을 수용할 수 있는 산 수용액 용기, 액체 이송관을 갖춘 산 수용액 주입기 및, 내부에는 하이드라이드 화합물을 수용할 수 있고 일 측에 수소가스 기체 이송관을 갖춘 하이드라이드 화합물 용기를 포함하는 것이 특징이다.In addition, the present invention is a device for generating hydrogen using the acid aqueous solution and the chemical hydride compound, an acid aqueous solution container that can accommodate the acid aqueous solution, an acid aqueous solution injector having a liquid transfer tube, and a hydride compound therein It is characterized in that it comprises a hydride compound container that can accommodate and has a hydrogen gas gas delivery pipe on one side.

상기 본 발명의 수소발생방법은 산 수용액과 고체상태의 화학적 하이드라이드 화합물의 반응에 의한 것으로, 상기 특허 등에서 제시한 알칼리 안정화제나 용해도 향상제 등은 전혀 사용되지 않는다. 그리고, 산 수용액이 고체상태의 화학적 하이드라이드 화합물의 알칼리 이온을 중화시켜 발생된 수소 가스 중에 알칼리 이온이 존재하지 않게 된다. 따라서, 연료전지와의 연계 운전 시 성능 감소가 전혀 없는 것이다.The hydrogen generation method of the present invention is by the reaction of the acid aqueous solution and the chemical hydride compound in the solid state, the alkali stabilizer or solubility enhancer described in the patent and the like is not used at all. The acidic aqueous solution neutralizes the alkali ions of the chemical hydride compound in the solid state so that alkali ions do not exist in the generated hydrogen gas. Therefore, there is no performance reduction at the time of the linked operation with the fuel cell.

또한, 본 발명의 수소발생방법은 금속 촉매를 사용하지 않는다. In addition, the hydrogen generation method of this invention does not use a metal catalyst.

이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 구성을 좀더 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention through the accompanying drawings in more detail.

도 1는 본 발명에 의한 화학적 하이드라이드 화합물로부터의 수소 발생 장치를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a hydrogen generator from the chemical hydride compound according to the present invention.

도 1에서 본 발명의 수소발생 장치는 산 수용액(2)을 수용할 수 있는 산 수용액 용기(1); 액체 이송관(3),(4)을 갖춘 산 수용액 주입기(5); 및 내부에는 하이드라이드 화합물(8)을 수용할 수 있고 일 측에 수소가스 기체 이송관(9)을 갖춘 하이드라이드 화합물 용기(7);를 포함하고 있다.In Figure 1, the hydrogen generating apparatus of the present invention is an acid aqueous solution container (1) that can accommodate the acid aqueous solution (2); Acid aqueous solution injector 5 with liquid conveying tubes 3, 4; And a hydride compound container 7 capable of accommodating a hydride compound 8 therein and having a hydrogen gas gas delivery pipe 9 on one side thereof.

우선, 산 수용액 용기(1)에 수용된 산 수용액(2)을 산 수용액 주입기(5)가 액체 이송관(3)을 통해 흡입하여 액체 이송관(4)을 거쳐 하이드라이드 화합물 용기(7)로 이송한다.First, the acid aqueous solution 2 contained in the acid aqueous solution container 1 is sucked by the acid aqueous solution injector 5 through the liquid delivery pipe 3 and transferred to the hydride compound container 7 through the liquid delivery pipe 4. do.

상기 하이드라이드 화합물 용기(7)에는 하이드라이드 화합물(8)이 들어 있기 때문에 액체 이송관(4)에서 떨어지는 산 수용액 방울(液滴)(6)이 상기 하이드라이드 화합물(8)에 접촉하면서 수소가 발생하게 되고, 기체 이송관(9)을 통해 발생된 수소를 회수할 수 있다.Since the hydride compound container 7 contains the hydride compound 8, the drop of acid aqueous solution 6 falling from the liquid transfer pipe 4 contacts the hydride compound 8 while hydrogen is released. It is generated, it is possible to recover the generated hydrogen through the gas transfer pipe (9).

상기 본 발명의 수소발생방법에 있어서, 화학적 하이드라이드 화합물은 가수분해되어 수소와 가수분해물을 생성시키는 임의의 화합물이다. 화학적 하이드라이드 화합물의 구체적인 예로서는 NaBH4, LiBH4, KBH4, NH4BH4, NH3BH3, (CH3)4NH4BH4, NaAlH4, LiAlH4, KAlH4, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, NaGaH4, LiGaH4, KGaH4, LiH, CaH2, MgH2, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. In the hydrogen generation method of the present invention, the chemical hydride compound is any compound that is hydrolyzed to produce hydrogen and hydrolyzate. Specific examples of chemical hydride compounds include NaBH 4 , LiBH 4 , KBH 4 , NH 4 BH 4 , NH 3 BH 3 , (CH 3 ) 4 NH 4 BH 4 , NaAlH 4 , LiAlH 4 , KAlH 4 , Ca (BH 4 ) 2 , Mg (BH 4 ) 2 , NaGaH 4 , LiGaH 4 , KGaH 4 , LiH, CaH 2 , MgH 2 , mixtures thereof, and the like.

본 발명의 수소발생방법에 있어서, 산 수용액의 농도에는 특별한 제한이 없으며, 산의 구체적인 예로서는 황산, 질산, 인산, 염산, 헤테로폴리산 등의 무기산과 아세트산, 포름산, 말릭산, 시트르산, 타르타르산, 아스코브산, 락트산, 옥살산, 숙신산, 타우린산 등의 유기산, 이들의 혼합산 등을 들 수 있다. In the hydrogen generation method of the present invention, the concentration of the acid aqueous solution is not particularly limited, and specific examples of the acid include inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, heteropoly acid, and acetic acid, formic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, and ascorbic acid. And organic acids such as lactic acid, oxalic acid, succinic acid and tauric acid, and mixed acids thereof.

본 발명의 수소발생 방법에 있어서, 산 수용액의 주입속도와 산 수용액의 농도를 조절하여 수소의 발생 속도를 제어할 수 있는데, 산 수용액의 주입속도가 빨라질수록, 그리고 산 수용액의 농도가 높아질수록 수소의 발생 속도도 빨라진다. In the hydrogen generation method of the present invention, it is possible to control the generation rate of hydrogen by adjusting the injection rate of the acid aqueous solution and the concentration of the acid aqueous solution, the faster the injection rate of the acid aqueous solution, and the higher the concentration of the acid aqueous solution, the hydrogen The rate of occurrence is also faster.

이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이들은 본 발명의 일예로서 이들에 의한 본원 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, these are not limited to the scope of the present invention by them as an example of the present invention.

실시예 1Example 1

황산, 헤테로폴리산, 인산, 포름산, 옥살산, 말릭산, 아세트산, 타르타르산, 아스코브산, 시트르산, 숙신산, 타우린산을 각각 0.5M 농도로 증류수에 용해시킨다. 각각의 산 수용액을 5g의 NaBH4 분말에 1ml/min의 속도로 주입하였다. 이때 발생하는 누적 수소발생량을 도 2에 나타내었다. 산의 종류에 따라 수소의 발생속도 및 발생량에 차이가 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 연료전지 시스템의 수 소 요구 특성에 맞도록 산 수용액의 종류를 선택하여 사용할 수 있는 것이다. Sulfuric acid, heteropoly acid, phosphoric acid, formic acid, oxalic acid, malic acid, acetic acid, tartaric acid, ascorbic acid, citric acid, succinic acid and tauric acid are each dissolved in distilled water at a concentration of 0.5 M. Each aqueous acid solution was injected into 5 g of NaBH 4 powder at a rate of 1 ml / min. The cumulative amount of hydrogen generated at this time is shown in FIG. 2. It can be seen that there is a difference in the generation rate and the generation amount of hydrogen according to the type of acid. Therefore, the type of acid aqueous solution can be selected and used to meet the hydrogen demand characteristics of the fuel cell system.

실시예 2Example 2

아세트산, 포름산, 옥살산, 말릭산, 타르타르산, 시트르산, 락트산, 아스코브산, 숙신산, 타우린 을 각각 0.5M 농도로 증류수에 용해시킨다. 각각의 산 수용액을 5g의 NaBH4 분말에 1ml/min의 속도로 10분간 주입하고, 다시 10분간 멈추기를 반복하였다. 이 때 발생하는 수소의 발생속도를 도 3에 나타내었다. 산 수용액의 주입을 멈춤과 동시에 수소의 발생이 멈추었으며, 다시 산 수용액을 주입하면 바로 본래의 속도로 수소가 발생함을 확인할 수 있다. Acetic acid, formic acid, oxalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, ascorbic acid, succinic acid and taurine are each dissolved in distilled water at a concentration of 0.5 M. Each aqueous acid solution was injected into 5 g of NaBH 4 powder at a rate of 1 ml / min for 10 minutes, and the suspension was repeated for 10 minutes. The generation rate of hydrogen generated at this time is shown in FIG. 3. The generation of hydrogen stopped at the same time as the injection of the aqueous acid solution was stopped, and when the aqueous acid solution was injected again, hydrogen was generated at the original rate.

실시예 3Example 3

NaBH4 분말 5g에 타르타르산 0.5M 수용액을 다양한 속도로 주입하여 수소의 누적 발생량을 측정하여 도 4에 나타내었다. 산 수용액의 주입속도를 높일수록 수소의 발생속도도 올라가는 것을 확인할 수 있다. 5 g of NaBH 4 powder was injected with 0.5M aqueous tartaric acid solution at various rates, and the cumulative amount of hydrogen was measured. As the injection rate of the acid solution is increased, the generation rate of hydrogen also increases.

실시예 4Example 4

NaBH4 분말 5g에 다양한 농도의 말릭산 수용액을 1 ml/min의 속도로 주입하여 수소의 누적 발생량을 측정하여 도 5에 나타내었다. 말릭산의 농도가 높을 수록 수소의 발생속도도 높아지는 것을 확인할 수 있다. 5 g of NaBH 4 powder was injected at a rate of 1 ml / min in various concentrations of aqueous maleic acid solution, and the cumulative amount of hydrogen was measured and shown in FIG. 5. It can be seen that the higher the concentration of maleic acid, the higher the generation rate of hydrogen.

실시예 5Example 5

타르타르산의 0.5M 수용액을 NaBH4 분말에 1ml/min의 속도로 주입하여 수소를 발생하였다. 이때 발생한 수소를 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC) 단위 셀의 수소극에 도입하여 성능을 측정하여 도 6에 나타내었다. 48시간 동안 연료전지의 성능이 감소하지 않고 안정적으로 나오는 것을 확인할 수 있다. A 0.5M aqueous solution of tartaric acid was injected into NaBH 4 powder at a rate of 1 ml / min to generate hydrogen. Hydrogen generated at this time was introduced into a hydrogen electrode of a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) unit cell, and the performance thereof was measured and shown in FIG. 6. It can be seen that the fuel cell performance does not decrease for 48 hours and is stable.

비교예 1Comparative Example 1

NaOH 1 몰농도 용액에 NaBH4를 10%가 되도록 용해하고, 여기에 수소발생촉매인 루테늄을 넣어 상기 미국 특허 제6,534,033호 및 대한민국 특허 제0596367호 등에서 제시한 방법으로 수소를 발생시켰다. 이때, 발생하는 수소를 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC) 단위 셀의 수소극에 도입하여 성능을 측정하여 도 6에 나타내었다. 약 4시간 후부터 연료전지의 성능이 감소하는 것을 확인할 수 있다. NaBH 4 was dissolved in 10% NaOH solution to 10%, and the hydrogen generating catalyst, ruthenium, was added thereto to generate hydrogen by the method described in US Patent No. 6,534,033 and Korean Patent No. 0596367. At this time, the generated hydrogen is introduced into the hydrogen electrode of the polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) unit cell to measure the performance is shown in FIG. After about 4 hours, the performance of the fuel cell can be seen to decrease.

상기 본 발명의 실시예 5와 비교예 1을 비교해보면, 본 발명의 수소발생방법이 기존의 특허 등에서 제시한 수소발생 방법보다 연료전지 운전에 적합한 방법임을 확인할 수 있다. Comparing Example 5 and Comparative Example 1 of the present invention, it can be seen that the hydrogen generation method of the present invention is more suitable for fuel cell operation than the hydrogen generation method proposed in the conventional patent.

도 1은 본 발명의 수소발생 장치를 나타내는 개략 도면1 is a schematic view showing a hydrogen generating device of the present invention

도 2. 다양한 산 수용액의 종류에 따른 누적 수소 발생량을 나타내는 그래프Figure 2. Graph showing the amount of cumulative hydrogen generation according to the type of various acid aqueous solution

도 3. 산 수용액의 주입과 정지 반복에 따른 수소 발생 속도를 나타내는 그래프Figure 3. Graph showing the rate of hydrogen evolution according to the injection and stop repetition of the acid aqueous solution

도 4. 타르타르산 수용액의 주입 속도에 따른 누적 수소 발생량을 나타내는 그래프Figure 4 is a graph showing the cumulative hydrogen generation amount according to the injection rate of the tartaric acid aqueous solution

도 5. 말릭산의 농도에 따른 누적 수소 발생량을 나타내는 그래프5. A graph showing the cumulative amount of hydrogen generation according to the concentration of malic acid

도 6. 본 발명의 실시예 5에 따른 연료전지 성능을 나타내는 그래프6. A graph showing fuel cell performance according to Embodiment 5 of the present invention.

도 7. 비교예 1에 따른 연료전지 성능을 나타내는 그래프7. Graph showing fuel cell performance according to Comparative Example 1

* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 산 수용액 용기 2 : 산 수용액 3,4 : 액체 이송관DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Acid aqueous solution container 2: Acid aqueous solution 3,4: Liquid transfer pipe

5 : 산 수용액 주입기 6 : 산 수용액 방울 7 : 하이드라이드 화합물 용기5: acid aqueous solution injector 6: acid aqueous solution drop 7: hydride compound container

8 : 하이드라이드 화합물 9 : 기체 이송관8: hydride compound 9: gas delivery pipe

Claims (5)

산 수용액을 분말 상태의 화학적 하이드라이드 화합물에 주입하여 산 수용액 방울이 상기 하이드라이드 화합물에 접촉하면서 수소를 발생하는 것을 특징으로 하는 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생 방법Hydrogen generation method using an acid aqueous solution and a chemical hydride compound, characterized in that the acid aqueous solution is injected into the powdered chemical hydride compound to generate hydrogen while the acid aqueous solution drops in contact with the hydride compound 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산은 무기산으로서 황산, 질산, 인산, 염산, 헤테로폴리산, 유기산으로서 아세트산, 포름산, 말릭산, 시트르산, 타르타르산, 아스코브산, 락트산, 옥살산, 숙신산, 타우린산 또는 이들의 혼합산인 것을 특징으로 하는 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생 방법The acid solution is characterized in that sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, heteropoly acid, organic acid as an inorganic acid, acetic acid, formic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, ascorbic acid, lactic acid, oxalic acid, succinic acid, tauric acid or mixed acid thereof. Hydrogen Generation Using Chemical and Chemical Hydride Compounds 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하이드라이드 화합물은 NaBH4, LiBH4, KBH4, NH4BH4, NH3BH3, (CH3)4NH4BH4, NaAlH4, LiAlH4, KAlH4, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, NaGaH4, LiGaH4, KGaH4, LiH, CaH2, MgH2 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생 방법The hydride compound is NaBH 4 , LiBH 4 , KBH 4 , NH 4 BH 4 , NH 3 BH 3 , (CH 3 ) 4 NH 4 BH 4 , NaAlH 4 , LiAlH 4 , KAlH 4 , Ca (BH 4 ) 2 , Mg (BH 4 ) 2 , NaGaH 4 , LiGaH 4 , KGaH 4 , LiH, CaH 2 , MgH 2 or a mixture thereof 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산 수용액의 주입속도 혹은 산의 농도를 조절하여 수소의 발생 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 산 수용액과 화학적 하이드라이드 화합물을 이용한 수소발생 방법Hydrogen generation method using an acid aqueous solution and a chemical hydride compound, characterized in that for adjusting the injection rate of the acid aqueous solution or the concentration of acid to control the generation flow rate of hydrogen 산 수용액(2)을 수용할 수 있는 산 수용액 용기(1);An acid aqueous solution container 1 which can accommodate an acid aqueous solution 2; 액체 이송관(3),(4)을 갖춘 산 수용액 주입기(5); 및Acid aqueous solution injector 5 with liquid conveying tubes 3, 4; And 내부에는 하이드라이드 화합물(8)을 수용할 수 있고 일 측에 수소가스 기체 이송관(9)을 갖춘 하이드라이드 화합물 용기(7);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소발생 장치Hydrogen generating device comprising a; hydride compound container (7) having a hydride compound (8) therein and having a hydrogen gas gas delivery pipe (9) on one side;
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