KR20200018594A - 수소 가스의 생산을 위한 시스템 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
수소 가스의 생산을 위하여 산업용 폐기물을 이용하기 위한 방법들 및 시스템들이 개시된다. 방법은 산업용 폐기물의 ph 레벨을 검사하는 단계, 산업용 폐기물로부터 오염물질을 제거하는 단계, 산업용 폐기물을 조절하고 산업용 폐기물을 양성자-풍부 용액으로 농축하는 단계, 및 수소화효소 촉매화된 수소 생산 시스템에서 양성자 소스로서 결과적인 양성자-풍부 용액을 이용하는 단계를 포함한다.
Description
관련된 출원들에 대한 상호-참조들
이 출원은 2017년 6월 13일자로 출원된 미국 가출원 번호 제62/518,771호로부터의 우선권을 주장하며, 이는 이로써 전체적으로 참조로 통합된다.
이 개시내용은 산업용 폐기물(industrial waste)에 관한 것으로, 더 상세하게는, 수소 가스(hydrogen gas)의 생산을 위하여 산업 폐기물을 이용하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
이 섹션에서의 서술들은 본 개시에 관련된 배경 정보를 단지 제공하고, 종래 기술을 구성하지 않을 수 있다.
연료 전지 전기 자동차들(fuel cell electric vehicles)은 내연 기관(internal combustion engine) 동력식 자동차들에 대한 탄소 무배출 대안을 제공한다. 이들은 부산물(byproduct)들로서의 수증기 및 열과 함께 전류를 생성하기 위하여 공기로부터의 산소(oxygen) 및 수소 가스를 이용한다. 수소 연소는 석유계 유분(petroleum oil)들보다 3 배 이상인 단위 질량 당 열량(heat quantity)을 부여하고, 연료 전지들에 공급될 때, 높은 효율도로 전기 및 열 에너지들로 변환될 수 있다. 이 때문에, 수소는 바람직한 자원이다.
많은 자동차 제조자들은 또한, 종단-대-종단 전달(생산 내지 소비)이 깨끗하고 "웰 투 휠(well to wheel)들" 어딘가에서 CO2 배출들이 없도록, 수소의 생산이 재생가능한 것을 원한다. 수소는 모든 연료들의 "화폐(currency)"이어서, 그 녹색 생산(green production)은 수소를 함유하는 모든 연료들, 탄화수소(hydrocarbon)들, 및 화학물질들에 대한 유익한 적용가능성을 가진다.
수소는 그 대부분의 보편적인 동위원소(isotope)에 있어서, 오직 하나의 전자(electron) 및 하나의 양성자(proton)를 함유하는 원소들 중의 가장 간단한 것이다. 수소는 물 및 탄화수소들과 같은 아주 흔한 화합물들에서 발견된, 지구 상의 가장 풍부한 원소들 중의 하나이다. 그러나, 정상적인 조건들 하에서 H2로서 이원자성(diatomic) 형태로 존재하는 수소 가스는 지구의 대기 또는 지구 상의 다른 곳에서 거의 존재하지 않는다.
H2 가스의 생산은 몇몇 방법들로, 그리고 몇몇 전구체(precursor)들로부터 달성될 수 있다. 그러나, 태양, 풍력, 또는 수력 발전(hydroelectric power)을 이용하는 전기분해(electrolysis)를 제외하고, H2 가스를 생산하기 위한 모든 현재의 상업적인 프로세스들은 대기로의 탄소 배출들로 귀착되고, 결과적인 H2 가스가 함유하는 것보다 프로세스에서의 더 많은 에너지를 소비한다.
또한, 환경적으로 수용가능한 레벨들까지의 산업용 폐기물 소스(source)들에서의 오염물들의 농도들의 처리 및 감소는 오랜 기간의 환경적 및 경제적 문제이다. 이러한 폐기물들을 처리할 수 있고, 비교-효과적인 방식으로 잔존하는 고체 폐기물들의 최소 양들을 갖는 금속들, 위험한 재료들, 및 독성 물질들을 제거할 수 있는 것이 중요하다. 폐기물 소스들 내에 함유된 금속들의 이러한 환경적 문제들, 복원, 재순환, 및 재이용에 대한 궁극적인 해결책은 불충분하게 다루어졌다.
수소화효소 효소(hydrogenase enzyme)들은 양성자들 및 전자들로부터의 H2 가스의 생산을 촉매화(catalyze)한다. 양성자들 및 전자들은 이들이 구성하는 원자들로부터 별도로 존재하지 않지만, 전자 소스들은 용이하게 이용가능하고, 전자들은 많은 양호하게-문서화된 방법들을 통해 수소화효소 촉매화된 반응에 용이하게 초점이 맞추어질 수 있다. 대부분의 화합물들에 대하여, 그 다양한 화합물들로부터 양성자들을 분리하거나 구성성분 화합물들을 생성하는 것은 상당한 비용을 요구한다.
그러므로, 수소 가스를 생산하면서 산업용 폐기물을 정화하기 위한 환경적 및 경제적 방법 및 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
수소화효소(hydrogenase)로 촉매화된 산업용 폐기물을 이용하여 수소 가스를 생산하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다.
수소 가스의 생산을 위하여 산업용 폐기물을 이용하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 방법은 산업용 폐기물의 ph 레벨을 검사하는 단계, 산업용 폐기물로부터 오염물질을 식별하고 제거하는 단계, 산업용 폐기물을 조절하는 단계, 수소화효소 촉매의 존재 시에 전자 소스와 함께 양성자-풍부 용액(proton-rich solution)을 이용하는 단계, 산업용 폐기물로부터 수소 가스를 제거하는 단계, 및 수소 가스를 저장하는 단계를 포함한다.
발명의 어떤 실시예들은 생물학적 촉매(biological catalyst)를 체외에서(in vitro) 적용하는 것을 포함한다.
발명의 어떤 실시예들은 산업용 폐기물을 미리 정의된 산성 ph 레벨, 예컨대, 3 내지 7.8로 조절하는 것을 포함한다.
이 개요는 청구된 발명 요지의 핵심적인 또는 필수적인 특징들을 식별하는 것이 아니라, 어떤 개념들을 도입하기 위하여 단지 제공된다.
하나 이상의 실시예들은 동반 도면들을 참조하여 예로서 지금부터 설명될 것이다:
도 1은 본 개시내용에 따라, 예시적인 수소 생산 시스템을 개략적으로 도시하고; 그리고
도 2는 본 개시내용에 따라, 수소 가스의 생산을 위하여 산업용 폐기물을 이용하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 1은 본 개시내용에 따라, 예시적인 수소 생산 시스템을 개략적으로 도시하고; 그리고
도 2는 본 개시내용에 따라, 수소 가스의 생산을 위하여 산업용 폐기물을 이용하기 위한 프로세스를 도시한다.
"하나의 실시예", "실시예", 또는 유사한 언어에 대한 이 명세서의 전반에 걸친 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 본 개시내용의 발명 요지의 적어도 하나의 실시예 내에 포함된다는 것을 의미한다. 이 명세서의 전반에 걸친 어구들 "하나의 실시예에서", "실시예에서", 및 유사한 언어의 출현들은 동일한 실시예를 모두 참조할 수 있지만, 반드시 그러한 것은 아니다.
본 발명의 다양한 실시예들은 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이고, 여기서, 유사한 참조 번호들은 몇몇 도면들 전반에 걸쳐 유사한 부분품들 및 조립체들을 표현한다. 다양한 실시예들에 대한 참조는 발명의 범위를 제한하지 않고, 발명은 여기에 첨부된 청구항들의 범위에 의해 오직 제한된다. 추가적으로, 이 명세서에서 기재된 임의의 예들은 제한하도록 의도되지 않고, 청구된 발명에 대한 많은 가능한 실시예들의 일부를 단지 기재한다.
본원에서의 설명에서, 그리고 청구항들의 전반에 걸쳐 이용된 바와 같이, 다음의 용어들은 문맥이 명확하게 이와 다르게 기술하지 않으면, 본원에서 명시적으로 연관된 의미들을 취하고: "a", "an", 및 "the"의 의미는 복수의 참조를 포함하고, "in"의 의미는 "in" 및 "on"을 포함한다. 용어 "~에 기초하여(based upon)"는 배타적이지 않고, 문맥이 이와 다르게 기술하지 않으면, 설명되지 않은 추가적인 인자들에 기초하는 것을 허용한다. 추가적으로, 대상 설명에서, 단어 "예시적"은 예, 사례, 또는 예시로서 작용하는 것을 의미하기 위하여 이용된다. "예시적"으로서 본원에서 설명된 임의의 실시예 또는 설계는 다른 실시예들 또는 설계들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로서 반드시 해석되어야 하는 것은 아니다. 오히려, 단어 예시적의 이용은 구체적인 방식으로 개념들을 제시하도록 의도된다.
설명들이 어떤 예시적인 실시예들을 제한하는 목적을 위한 것이 아니라, 어떤 예시적인 실시예들을 예시하는 목적을 위한 것인 도면들을 지금부터 참조하면, 도 1은 본 개시내용의 방법론들을 구현하는 것을 도울 수 있는 예시적인 수소 생산 시스템(10)을 개략적으로 도시한다. 시스템(10)은 서버 시스템(6), 네트워크(4), 및 이동 디바이스(2)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 하나 이상의 유형들의 조절 장비(9)는 시스템(10)에 통신가능하게 접속될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시스템(10)은 이동 디바이스(2)와의 통신을 위하여 구비되지는 않는다. 다양한 실시예들에서, 다양한 컴포넌트들은 직접적으로 통신가능하게 접속될 수 있고 및/또는 네트워크(4)를 통해 접속될 수 있다. 다양한 컴포넌트들은 본원에서의 교시내용들로부터 이탈하지 않으면서, 선택된 동작의 주기들 동안에 네트워크(4)에 물리적으로 접속될 수 있다.
시스템(10)의 컴포넌트들은 단일 엘리먼트들로서 도 1에서 도시된다. 이러한 예시는 설명의 용이함을 위한 것이고, 시스템(10)은 다수의 추가적인 디바이스들, 센서들, 프로브(probe)들, 조절 장비 등을 포함할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 시스템(10)은 다수의 다른 디바이스들, 컴포넌트들, 모듈들 등을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 시스템들은 추가적인 디바이스들, 컴포넌트들, 모듈들 등을 포함할 수 있고, 및/또는 도면들과 관련하여 논의된 디바이스들, 컴포넌트들, 모듈들 등의 전부를 포함하지 않을 수 있다는 것이 이해되어야 하고 인식되어야 한다. 이 접근법들의 조합이 또한 이용될 수 있다.
네트워크(4)는 통신 경로들에 의해 상호접속된 임의의 적당한 일련의 포인트들 또는 노드들일 수 있다. 네트워크(4)는 다른 네트워크들과 상호접속될 수 있고, 예를 들어, 인터넷 또는 다른 전기통신 네트워크들(예컨대, 셀룰러 네트워크, 인트라넷(intranet)들, 가상 네트(virtual net)들, 오버레이 네트워크(overlay network)들 등)와 같이 공개적으로 액세스가능한 분산된 네트워크와 같은 서브 네트워크들 네트워크를 포함할 수 있다. 네트워크(4)는 이동 디바이스(2), 서버 시스템(6), 조절 장비(9), 및/또는 하나 이상의 센서들 또는 프로브들 사이와 그 중에서의 데이터의 교환을 용이하게 할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 조절 장비(9) 및 센서들/프로브들(8)은 서버(6)에 직접적으로 접속될 수 있다.
서버 시스템(6)은 고속 마이크로컴퓨터들, 미니컴퓨터들, 메인프레임(mainframe)들, 및/또는 데이터 저장 디바이스들을 포함하는 컴퓨터일 수 있다. 서버 시스템(6)은 바람직하게는, 이하의 본원에서 설명된 바와 같이, 데이터베이스로부터 데이터를 추출하거나 데이터베이스를 업데이트하기 위하여, 이동 디바이스(2)를 통해 사용자로부터, 관리자로부터, 또는 사용자 또는 관리자로부터의 데이터베이스 및 프로세스들 요청들을 저장하고 유지하는 것을 포함하는 데이터베이스 기능들을 실행한다. 서버(6)는 본원에서의 교시내용들의 주의 깊은 판독 시에 당해 분야의 당업자들에게 분명해지는 바와 같이, 이동 디바이스(2)로부터의 프로세싱 기능들을 추가적으로 제공할 수 있다.
추가적으로, 이동 디바이스(2)는 사용자가 동작시킬 수 있는 하나 이상의 애플리케이션들을 포함할 수 있다. 동작은 애플리케이션을 이용한 다운로딩, 설치, 턴온, 언록킹(unlocking), 활성화, 또는 다른 것을 포함할 수 있다. 애플리케이션은 알고리즘, 소프트웨어, 컴퓨터 코드 및/또는 등 중의 적어도 하나, 예를 들어, 이동 애플리케이션 소프트웨어를 포함할 수 있다. 대안적으로, 애플리케이션은 월드 와이드 웹(world wide web)을 통해 액세스가능한 웹사이트일 수 있다.
도 2는 수소 가스의 생산을 위하여 산업용 폐기물을 이용하기 위한 예시적인 프로세스(100)를 도시한다. 프로세스(100)는 서버(6)에 의해 실행될 수 있다. 프로세스(100)는 단계(102)에서 시작되고, 여기서, 산업용 폐기물 장소(industrial waste site)는 우선적인 조건들에 대하여 검사된다. 우선적인 조건들은 예컨대: (1) 경제학에 의해 초래된 바와 같은 미리 정의된 ph 레벨; (2) 미리 정의된 물 농도; (3) 임계치 미만의 방사물, 본원에서 제안된 기술들 또는 방법들에 의해 제거가능하지 않고, 수소화효소가 양성자들 및 전자들로부터의 H2를 형성하기 위한 촉매작용(catalysis)으로서 작동하기 위한 능력을 감소시키거나 제거하기 위하여 도시되었던 임의의 화합물들을 포함하는 하나 이상의 기준을 포함할 수 있다.
세계에서는, 산성 광산 배수(acidic mine drainage)를 포함하는 산성 산업용 폐기물 스트림들은 수소 생산을 위한 양성자들의 잠재적인 소스를 제공할 수 있다. 많은 철, 강, 및 금속 생산 프로세스들은 도금(plating) 및 다른 마감 프로세스들을 행하는 바와 같은 산성 폐기물로 귀착된다. 산성 폐기물은 또한, 구리, 아연, 납, 은, 및 다른 금속들의 황화광(sulfide ore)들의 금속 마이닝(metal mining) 및 석탄 마이닝(coal mining)의 양자의 결과로서 보편적이다. 낮은 pH(<7)를 가지는 임의의 산업용 폐기물은 양성자들의 실용적인 소스일 수 있다.
장소를 검사한 후에, 잔해 및 오염물질은 단계(104)에서 폐기물로부터 제거된다. 잔해는 스크리닝(screening), 필터링(filtering) 등을 포함하는 하나 이상의 알려진 도구들 및 기법들을 이용하여 제거될 수 있다. 알려진 가치 있는 재료들은 이 단계에서 폐기물로부터 추출될 수 있다. 예를 들어, Au, Ag, Zn, Fe, Ca, Cu, Ni, Ti와 같은 귀금속들은 경제적으로 실용적일 때에 제거될 수 있다. 일부 폐기물 장소들에서, 유기 폐기물은 물리적으로 제거될 수 있다. 일부 폐기물 장소들에서, 당해 분야에서 알려져 있는 바와 같이, 금속들을 슬러지(sludge)에서 고정하고, 슬러지를 응고(coagulate)하고 물로부터 슬러지를 분리하고, 슬러지를 탈수(de-water)하고 유기물(organic matter)을 번 오프(burn off)하고, 무기 금속-위닝(inorganic metal-winning) 프로세스 단계들에 의해 선택된 금속 값들을 복원함으로써, 금속들은 물로부터 캡처될 수 있다.
잔해 제거 후에, 폐기물은 단계(106)에서 조절될 수 있고 농축될 수 있다. 조절하는 것은 멤브레인 여과(membrane filtration), 역삼투(reverse osmosis), 전기 투석(electro dialysis), 나노여과(nanofiltration), 원심분리기(centrifuge), 및/또는 재료의 농축(concentration)을 포함하는 하나 이상의 알려진 기법들을 포함할 수 있다. 조절되는 동안에, 센서들 및 프로브들은 보고 및 분석을 위하여 폐기물의 조건들을 동시에 및/또는 간헐적으로 모니터링하도록 프로그래밍될 수 있다. 하나의 실시예에서, 폐기물은 재료 농도의 미리 정의된 임계치에 도달할 때까지 조절된다. 하나의 실시예에서, 폐기물은 미리 정의된 시간에 대하여 조절된다. 하나의 실시예에서, 폐기물은 미리 정의된 수의 동작 사이크들, 예컨대, 전기 투석의 동작 사이클의 하나의 사이클, 재료 농축의 하나의 사이클에 대하여 조절된다. 하나의 실시예에서, 재료는 양성자-풍부 용액인 것으로 조절된다. 하나의 실시예에서, 폐기물은 미리 정의된 ph 레벨로 농축된다. 하나의 실시예에서, ph 레벨은 6.5 이하로서 정의된다. 하나의 실시예에서, ph 레벨은 6.5로서 정의된다. 하나의 실시예에서, ph 레벨은 3 내지 7 사이의 범위로 농축된다. 보편적인 조절 기법들은 비용, 효능, 및 완전함 또는 교정(remediation)의 측면에서 쟁점들을 가지고, 이 쟁점들은 본원에서의 개시내용의 적용을 위한 산업용 폐기물 장소를 선택할 때에 고려될 수 있다.
폐기물을 조절하고 농축한 후에, 결과적인 양성자-풍부 용액은 단계(108)에서 수송을 위하여 준비된다. 수송은 파이핑 시스템(piping system)을 통해 실행될 수 있거나, 수송은 자동차들을 통해 장소로부터, 또는 레일(rail)에 의해 실행될 수 있다. 단계(110)에서, 결과적인 양성자-풍부 용액은 수소화효소 촉매화된 수소 생산 시스템에서 양성자 소스로서 이용된다. 하나의 실시예에서, 전자 소스가 용액에 적용되고, 전자 소스는 전원(power source), 예컨대, 배터리, 기존의 전기적 콘센트(electrical outlet), 솔라 패널(solar panel)들 등에 의해 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서의 생물학적 촉매는 수소화효소이다. 하나의 실시예에서, 생물학적 촉매는 체외에서 적용된다.
조절된 산성 산업용 폐기물일 때, H+ 이온들은 반응들을 위하여 이용가능하다. 정의에 의해 그리고 그 강도(즉, pH)에 따라, 산업용 폐기물 내에 존재하는 산성 화합물들은 H2 가스를 생산하기 위하여 사용될 수 있고 공급된 전자들과 합성될 수 있는 풍부한 양성자들을 가진다.
생물학적 촉매를 적용한 후에 및/또는 동안에, 수소 가스는 단계(112)에서 추출될 수 있고 저장될 수 있다. 추출은 진공일 수 있는 수소 수집 시스템에 의해 행해질 수 있다. 저장은 간단한 가압된 가스 또는 액체로서 달성될 수 있다. 또는, 그것은 수소 흡수 화합물, 예컨대, 금속 수소화물(metal hydride)에서 저장될 수 있다.
본원에서 포함된 개략적인 플로우차트 도면들은 논리적 플로우차트 도면들로서 일반적으로 기재된다. 이와 같이, 도시된 순서 및 표기된 단계들은 제시된 프로세스의 하나의 실시예를 표시한다. 예시된 방법의 하나 이상의 단계들 또는 그 부분들과 기능, 로직, 또는 효과에 있어서 동등한 다른 단계들 및 방법들이 구상될 수 있다. 추가적으로, 채용된 포맷 및 기호들은 방법의 논리적 단계들을 설명하기 위하여 제공되고, 방법의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해된다. 다양한 화살표 유형들 및 라인 유형들이 플로우차트 도면들에서 채용될 수 있지만, 이들은 대응하는 방법의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해된다. 실제로, 일부 화살표들 또는 다른 커넥터들은 프로세스의 논리적 흐름을 오직 표시하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 화살표는 도시된 프로세스의 열거된 단계들 사이의 비특정된 기간의 대기 또는 모니터링 주기를 표시할 수 있다. 블록도들 및/또는 플로우차트 도면들의 각각의 블록과, 블록도들 및/또는 플로우차트 도면들에서의 블록들의 조합들은 특정된 기능들 또는 액트들을 수행하는 특수 목적 하드웨어-기반 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어 및 프로그램 코드의 조합들에 의해 구현될 수 있다는 것이 또한 주목될 것이다.
추가적으로, 특정한 방법이 발생하는 순서는 도시된 대응하는 단계들의 순서를 엄격하게 고수할 수 있거나 고수하지 않을 수 있다. 예를 들어, 연속으로 도시된 2 개의 블록들은 실제로, 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 블록들은 때때로 관여된 기능성에 따라서는, 반대 순서로 실행될 수 있다. 예시된 도면들의 하나 이상의 블록들 또는 그 부분들과 기능, 로직, 또는 효과에 있어서 동등한 다른 단계들 및 방법들이 구상될 수 있다. 예를 들어, 단계들(102, 104, 106, 및 110)은 일부 실시예들에서 동시에 실행될 수 있다.
추가적으로, 하나의 엘리먼트가 또 다른 엘리먼트에 "결합"되는 이 명세서에서의 예들은 직접적 및 간접적 결합을 포함할 수 있다. 직접적 결합은 또 다른 엘리먼트에 결합되고 또 다른 엘리먼트와 일부 접촉하는 하나의 엘리먼트로서 정의될 수 있다. 간접적 결합은, 서로 직접적으로 접촉하는 것이 아니라, 결합된 엘리먼트들 사이의 하나 이상의 추가적인 엘리먼트들을 가지는 2 개의 엘리먼트들 사이의 결합으로서 정의될 수 있다. 또한, 본원에서 이용된 바와 같이, 하나의 엘리먼트를 또 다른 엘리먼트에 고정하는 것은 직접적 고정 및 간접적 고정을 포함할 수 있다.
당해 분야에서의 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 본 개시내용의 양태들은 시스템, 방법, 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구체화될 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 양태들은 전적으로 하드웨어 실시예, (펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로-코드 등을 포함하는) 전적으로 소프트웨어 실시예, 또는 "회로", "모듈", 또는 "시스템"으로서 본원에서 모두 일반적으로 지칭될 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 양태들을 포함하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 개시내용의 양태들은 그 상에서 구체화된 프로그램 코드를 가지는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(들)에서 구체화된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
모듈들은 다양한 유형들의 프로세서들에 의한 실행을 위하여 소프트웨어로 또한 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드의 식별된 모듈은, 예를 들어, 오브젝트(object), 프로시저(procedure), 또는 함수(function)로서 편성될 수 있는, 예를 들어, 컴퓨터 명령들의 하나 이상의 물리적 또는 논리적 블록들을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 식별된 모듈의 익스큐터블(executable)들은 함께 물리적으로 위치될 필요가 없지만, 함께 논리적으로 병합될 때, 모듈을 포함하고 모듈을 위한 기재된 목적을 달성하는 상이한 위치들에서 저장된 이질적인 명령들을 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(들) 상에서 저장 및/또는 전파될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 저장하는 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 매체일 수 있고, 이러한 저장은 당해 분야에서 알려져 있다. 이 문서의 문맥에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 명령 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의한, 및/또는 이와 관련한 이용을 위하여 컴퓨터 판독가능 프로그램을 포함할 수 있고 및/또는 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다.
컴퓨터 판독가능 매체는 또한, 컴퓨터 판독가능 신호 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 신호 매체는 예를 들어, 기저대역에서 또는 반송파(carrier wave)의 일부로서, 그 안에서 구체화된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 갖는 전파된 데이터 신호를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 신호 매체는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체가 아니고, 명령 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의한 또는 이와 관련한 이용을 위하여 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 통신할 수 있거나, 전파할 수 있거나, 전송할 수 있는 임의의 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 신호 매체 상에서 구체화된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 임의의 적절한 매체를 이용하여 송신될 수 있다.
하나의 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 매체는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 매체들 및 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 신호 매체들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 프로세서에 의한 실행을 위하여 광섬유 케이블을 통해 전기-자기적 신호로서 전파될 수 있고, 프로세서에 의한 실행을 위하여 RAM 저장 디바이스 상에서 저장될 수 있는 양자 모두일 수 있다.
본 개시내용의 양태들을 위한 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 자바(Java), 스몰토크(Smalltalk), C++ 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어(object oriented programming language), 및 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어들과 같은 기존의 절차적 프로그래밍 언어들을 포함하는, 하나 이상의 프로그래밍 언어들의 임의의 조합으로 기재될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 전적으로 서버(6) 상에서, 부분적으로 서버(6) 상에서, 부분적으로 이동 디바이스(2) 상에서, 그리고 부분적으로 서버(6) 상에서 또는 전적으로 이동 디바이스(2) 상에서 실행될 수 있다.
상기한 개시내용은 예시적인 실시예들을 논의하지만, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 설명된 실시예들의 범위로부터 이탈하지 않으면서, 다양한 변경들 및 수정들이 본원에서 행해질 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 따라서, 설명된 실시예들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 모든 이러한 변경들, 수정들, 및 변동들을 수용하도록 의도된다. 또한, 설명된 실시예들의 엘리먼트들은 단수로 설명되거나 청구될 수 있지만, 단수에 대한 제한이 명시적으로 기재되지 않으면, 복수가 고려된다. 추가적으로, 임의의 실시예의 전부 또는 부분은 이와 다르게 기재되지 않으면, 임의의 다른 실시예들의 전부 또는 부분과 함께 사용될 수 있다.
Claims (19)
- 수소 가스의 생산을 위하여 산업용 폐기물을 이용하기 위한 방법으로서,
상기 산업용 폐기물의 ph 레벨을 검사하는 단계;
상기 산업용 폐기물로부터 바람직하지 않은 오염물질을 제거하는 단계;
상기 산업용 폐기물을 조절하고 농축하는 단계; 및
수소화효소 촉매화된 수소 생산 시스템(hydrogenase catalyzed hydrogen production system)에서 양성자 소스(proton source)로서 결과적인 양성자 풍부 용액을 이용하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 오염물질을 제거하는 단계는,
스크린 또는 필터를 통해 상기 산업용 폐기물을 여과하는 단계; 및
표면으로부터 유기 재료를 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물로부터 금속들을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물로부터 적어도 하나의 귀금속들을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물로부터 Au, Ag, Zn, Fe, Ca, Cu, Ni, Ti 중의 하나 이상을 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물을 조절하는 단계는,
멤브레인 여과 시스템을 통해 상기 산업용 폐기물을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물을 조절하는 단계는,
역삼투 시스템(reverse osmosis system)을 통해 상기 산업용 폐기물을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물을 조절하는 단계는,
전기 투석 시스템(electro dialysis system)을 통해 상기 산업용 폐기물을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물을 조절하는 단계는,
나노여과 시스템(nanofiltration system)을 통해 상기 산업용 폐기물을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물을 조절하는 단계는,
상기 산업용 폐기물로부터 물질을 분리하기 위하여 원심분리기(centrifuge)를 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업용 폐기물을 조절하는 단계는 상기 산업용 폐기물을 7.8 미만의 ph 레벨로 농축시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 수소 가스의 생산을 위하여 산성 산업용 폐기물을 이용하기 위한 방법으로서,
상기 산업용 폐기물의 ph 레벨을 검사하는 단계;
상기 산업용 폐기물로부터 오염물질을 제거하는 단계;
상기 산업용 폐기물을 조절하는 단계;
상기 산업용 폐기물을 3 내지 7.8 사이의 미리 정의된 ph 레벨로 농축시키는 단계; 및
수소화효소 촉매화된 수소 생산 시스템에서 양성자 소스로서 결과적인 양성자 풍부 용액을 이용하는 단계를 포함하는, 방법. - 수성 산성 산업용 폐기물(aqueous acidic industrial waste)을 이용하여 수소 가스를 생산하기 위한 시스템으로서,
컴퓨팅 디바이스와 선택적 통신하는 ph 센서;
상기 수성 산성 산업용 폐기물을 이동시키도록 구성된 펌프;
상기 수성 산성 산업용 폐기물을 갖는 잔해를 제거하기 위한 상기 펌프 내의 필터;
상기 수성 산성 산업용 폐기물을 미리 정의된 ph 레벨로 조절하도록 구성된, 멤브레인 여과 시스템, 역삼투 시스템, 전기 투석 시스템, 나노여과 시스템, 및 원심분리기 중의 적어도 하나;
전자 소스(electron source); 및
생물학적 촉매를 포함하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 생물학적 촉매는 하나 이상의 유형들의 수소화효소인, 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 수성 산성 산업용 폐기물을 미리 정의된 ph 레벨로 조절하도록 구성되고, 상기 전자 소스를 선택적으로 제어하기 위한, 멤브레인 여과 시스템, 역삼튜 시스템, 전기 투석 시스템, 나노여과 시스템, 및 원심분리기 중의 적어도 하나를 선택적으로 제어하도록 구성된 제어 시스템;
수소 수집 시스템; 및
상기 조절된 수성 산성 산업용 폐기물로부터의 추출된 수소를 저장하기 위한 저장 컨테이너를 포함하는, 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 제어 시스템은 상기 ph 센서로부터의 정보에 기초하여 상기 전자 소스를 선택적으로 제어하도록 구성되고, 상기 전자 소스는 배터리, 태양 전지(solar cell), 및 생성된 풍력 중의 하나로부터 공급되는, 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 원심분리기는 상기 수성 산성 산업용 폐기물로부터 물질을 분리하도록 구성되는, 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 미리 정의된 ph 레벨은 3 내지 7.8 사이인, 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 미리 정의된 ph 레벨인 7.8 미만인, 시스템.
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