KR20200103404A - System for storing liquefied hydrogen and collecting boil-off hydrogen - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액화수소를 수송하기 위한 저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화수소를 수송하는 선박이나 액화수소 추진 선박, 액화수소 운반 트레일러, 수소 발전소 등에서 극저온 상태의 액화수소를 안정적으로 저장할 수 있도록 된 것으로, 탱크 내에서 외기 온도 침입에 의한 액화수소의 자연 기화를 최소화하고, 자연 기화된 가스(BOG: Boil off gas)를 탱크 외부로 배출하여 수소저장합금을 적용한 별도의 저장부에 저장할 수 있도록 한 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a storage device for transporting liquefied hydrogen, and more particularly, to stably store liquefied hydrogen in cryogenic conditions in a ship transporting liquefied hydrogen, a liquefied hydrogen propulsion ship, a liquefied hydrogen transport trailer, or a hydrogen power plant In order to minimize the natural vaporization of liquefied hydrogen due to intrusion of ambient temperature inside the tank, and to discharge the boil off gas (BOG) to the outside of the tank, it can be stored in a separate storage unit to which a hydrogen storage alloy is applied. It relates to a liquid hydrogen storage and vaporization hydrogen capture system.
수소는 연료생성물이 물로만 구성되어 있어 종래의 중유, 경유, 천연가스 등에서 발생하는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 이산화탄소(CO2)등의 환경오염에 대한 우려를 피할 수 있을 뿐만 아니라 지구상에 가장 많이 존재하고 있는 물로부터 생성할 수 있기 때문에 미래의 친환경 연료로 주목받고 있다. 뿐만 아니라 화석연료, 천연가스의 대량의 매장량을 지닌 산유국들의 입김은 전 세계적인 영향을 끼치기에 수소 생산 기술 확보는 산유국의 에너지 의존을 저감시키는 방안으로 알려졌다.Hydrogen consists of only water as a fuel product, so it is possible to avoid concerns about environmental pollution such as sulfur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx), and carbon dioxide (CO2) generated from conventional heavy oil, diesel, and natural gas. It is attracting attention as an eco-friendly fuel in the future because it can be generated from the water that exists most on the planet. In addition, since the breath of oil-producing countries with large reserves of fossil fuels and natural gas has a global impact, securing hydrogen production technology is known as a way to reduce dependence on energy in oil-producing countries.
하지만, 수소에너지는 풍력발전소, 수력발전소 등의 자연에너지를 활용하여 생산하며, 결국 고도의 기술이 요구되는 기술 집약체로 구분된다. 이로 인해 수소에너지 운반선을 통한 각국의 조달은 필수불가결하며, 수소 운반선이 현 시점의 문제를 해결하기 위한 최선책으로 알려졌다. 수소 운반선에 적용되는 기술로서, 수소를 고압으로 압축하는 방안, -253℃로 액화하여 액화수소로 저장하는 방안, 및 수소저장합금을 이용하는 방안의 3가지 방안이 널리 사용되고 있다. However, hydrogen energy is produced by utilizing natural energy such as wind power plants and hydroelectric power plants, and eventually, it is classified as a technology intensive body that requires advanced technology. For this reason, procurement from each country through hydrogen energy carriers is indispensable, and hydrogen carriers are known to be the best solution to the current problem. As a technology applied to a hydrogen carrier, three methods are widely used: a method of compressing hydrogen at high pressure, a method of liquefying at -253°C and storing it as liquefied hydrogen, and a method of using a hydrogen storage alloy.
고압으로 압축된 수소(고압수소)는 부피효율이 개선되나, 압축을 위해 사용되는 부가적인 장비와 함께 고압환경에 견딜 수 있는 구조안전성이 요구된다. 액화수소는 외부 공기 및 해수의 온도와 접촉 시 발생하는 자연기화가스(BOG: Boil off gas)의 생성을 방지하기 위해 단열시스템의 열전도 성능 및 운항 중 발생하는 선박의 운동성에 의한 하중을 견디는 기계적 성능 확보 역시 요구되고 있다. Hydrogen compressed at high pressure (high pressure hydrogen) improves volumetric efficiency, but structural safety that can withstand high pressure environments is required along with additional equipment used for compression. Liquefied hydrogen is the thermal conduction performance of the insulation system and the mechanical performance to withstand the load caused by the movement of the ship during operation to prevent the generation of boil off gas (BOG) that occurs when it comes into contact with the temperature of outside air and sea water. Securing is also required.
고압수소 및 액화수소는 완벽한 액체 상태를 유지시키기가 어려워 자연기화가스(BOG)가 지속적으로 생성된다. 기화된 수소는 수소취화라는 치명적인 문제를 탱크의 내벽 금속재료에 야기시킬 수 있다. 수소취화가 일어날 경우 내벽 금속재료의 기계적 강도가 저하되고, 강도가 저하된 내벽은 유체 슬로싱의 충격을 견디지 못해 유출 및 수소 폭발이 발생할 수 있는 재해를 일으켜서 수소운반선 혹은 수소운반 트레일러의 구조 안전성 문제를 야기할 수 있다. 또한 기화된 수소는 경제적 손실뿐만 아니라 수소저장용기의 안정성 문제를 야기할 수 있기 때문에 기화된 수소 가스를 적절하게 처리할 필요가 있다. It is difficult to maintain a perfect liquid state for high-pressure hydrogen and liquefied hydrogen, so that natural vaporized gas (BOG) is continuously generated. Vaporized hydrogen can cause a fatal problem of hydrogen embrittlement on the metallic material inside the tank. When hydrogen embrittlement occurs, the mechanical strength of the inner wall metal material decreases, and the inner wall whose strength decreases cannot withstand the impact of fluid sloshing, causing a disaster that may lead to leakage and hydrogen explosion, which is a structural safety problem of a hydrogen carrier or a hydrogen carrier trailer. Can cause. In addition, since vaporized hydrogen may cause economic loss as well as stability problems of the hydrogen storage container, it is necessary to appropriately treat the vaporized hydrogen gas.
이에 탱크 내에서 발생하는 자연기화가스(BOG: Boil off gas)를 전량 외부로 배출하거나, 추진연료로 재사용하는 방안, 재액화하는 방안 등이 연구되고 있다.Accordingly, research is being conducted on discharging the entire amount of boil off gas (BOG) generated in the tank to the outside, reusing it as propulsion fuel, and re-liquefying it.
그러나 자연기화가스(BOG)를 전량 대기중으로 방출하는 경우 수소 가스의 낭비로 인한 경제적 손실이 뒤따르며, 자연기화가스를 다시 추진연료로 재사용하고자 하는 경우에는 추가적인 배관 설치와 시설 탑재, 엔진과의 결합 문제 등으로 인하여 실제 적용이 어려운 문제가 있다. 또한 재액화하는 방안 역시 많은 추가적인 설비가 요구되어 경제성 및 실용성이 낮아 적용이 어려운 실정이다. However, if all BOG is discharged into the atmosphere, there is an economic loss due to the waste of hydrogen gas.If the natural gaseous gas is to be reused as propulsion fuel, additional piping is installed and facilities are installed, and the engine is combined. There is a problem that is difficult to apply in practice due to problems, etc. In addition, the re-liquefaction method is also difficult to apply due to the low economic feasibility and practicality as many additional facilities are required.
본 발명의 목적은 액화수소를 저장하는 탱크의 내벽을 수소저장합금으로 제작하여 수소취화 현상을 방지하고, 탱크 내에서 발생한 자연기화가스(BOG: Boil off gas)를 탱크 외부로 배출하여 수소저장합금을 적용한 별도의 수소포집부에 포집하여 저장함으로써 자연기화가스의 외부 유출을 방지하고 재사용할 수 있는 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템에 관한 것이다. It is an object of the present invention to prevent hydrogen embrittlement by making an inner wall of a tank storing liquefied hydrogen with a hydrogen storage alloy, and to discharge a boil off gas (BOG) generated in the tank to the outside of the tank to obtain a hydrogen storage alloy. It relates to a liquefied hydrogen storage and vaporized hydrogen collection system that can be reused and prevented from outflow of natural vaporized gas by collecting and storing in a separate hydrogen collection unit to which is applied.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템은, 액화수소를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 외측을 둘러싸도록 설치되어 외부의 열이 저장탱크 내로 전달되는 것을 방지하는 단열부; 상기 저장탱크에서 배출되는 자연 기화된 수소 가스를 흡수하여 저장하는 수소포집부; 상기 수소포집부의 외측을 둘러싸는 포집단열부; 및, 상기 저장탱크로부터 상기 수소포집부로의 수소 가스 배출을 제어하는 수소배출제어부;를 포함한다. Liquefied hydrogen storage and vaporization hydrogen collection system according to the present invention for achieving the above object, a storage tank for storing liquefied hydrogen; A heat insulation part installed to surround the outside of the storage tank to prevent external heat from being transferred into the storage tank; A hydrogen collecting unit for absorbing and storing the naturally vaporized hydrogen gas discharged from the storage tank; A collection and insulation unit surrounding the outside of the hydrogen collection unit; And a hydrogen discharge control unit for controlling discharge of hydrogen gas from the storage tank to the hydrogen collection unit.
상기 수소포집부는 상기 포집단열부의 내부에 설치되어 상기 수소배출제어부를 통해 배출되는 수소 가스를 흡수하여 팽창하는 수소저장합금으로 된 수소포집유닛과, 상기 수소포집유닛을 상기 포집단열부 내부에서 지탱하는 서포트유닛을 포함할 수 있다. The hydrogen collection unit is installed inside the collection and insulation unit, a hydrogen collection unit made of a hydrogen storage alloy that absorbs and expands hydrogen gas discharged through the hydrogen discharge control unit, and supports the hydrogen collection unit inside the collection and insulation unit. It may include a support unit.
상기 서포트유닛은, 상기 포집단열부의 내부에서 상기 수소포집유닛을 둘러싸도록 설치되는 서포트하우징과, 상기 서포트하우징과 상기 수소포집유닛 사이에 배치되어 상기 수소포집유닛을 팽창 및 수축 변형이 가능하게 지지하는 변형허용부재를 포함한다. The support unit includes a support housing installed to surround the hydrogen collection unit in the collection insulation unit, and is disposed between the support housing and the hydrogen collection unit to support the hydrogen collection unit so as to expand and contract. It includes a deformation allowable member.
상기 변형허용부재는 탄성 변형을 위한 복수의 중공부가 연속적으로 배열된 형태를 가지며, 상기 복수의 변형허용부재의 표면에는 수소포집유닛의 팽창을 허용하기 위한 복수의 홈이 형성된 구조를 가질 수 있다. The deformation-allowing member may have a shape in which a plurality of hollow portions for elastic deformation are continuously arranged, and a plurality of grooves for allowing expansion of the hydrogen collecting unit are formed on the surfaces of the plurality of deformation-allowing members.
상기 변형허용부재는 중공부가 형성되어 있는 원형 또는 다각형 관 형태의 부재가 상기 서포트하우징과 수소포집유닛 사이에서 일렬로 연속적으로 배열되어 구성될 수 있다. The deformation permitting member may be configured such that a circular or polygonal tube-shaped member having a hollow portion formed thereon is continuously arranged in a row between the support housing and the hydrogen collecting unit.
상기 수소포집유닛은, 상기 서포트유닛 내측에 설치되어 수소를 흡수하여 팽창하는 수소저장합금으로 된 함체 형태의 포집프레임과, 수소저장합금으로 되어 상기 포집프레임의 내부에 서로 간격을 두고 배열된 복수의 포집바아를 포함할 수 있다. The hydrogen collection unit includes a collection frame in the form of a housing made of a hydrogen storage alloy that is installed inside the support unit and expands by absorbing hydrogen, and a plurality of collection frames made of a hydrogen storage alloy and arranged at intervals within the collection frame. It may include a collection bar.
상기 포집바아는 포집프레임에 수평 방향 및 연직 방향으로 배열되는 것이 바람직하다. It is preferable that the collection bars are arranged in a horizontal direction and a vertical direction on the collection frame.
또한 상기 포집프레임 및 포집바아의 표면은 샌드블라스팅(sand blasting) 처리될 수 있다. In addition, the surfaces of the collection frame and the collection bar may be subjected to sand blasting.
상기 저장탱크는 내부에 상기 액화수소가 저장되는 챔버가 형성되어 있는 수소저장합금으로 된 내벽과, 상기 내벽의 외면을 둘러싸도록 설치되어 내벽을 지지하는 단단한 금속 재질의 외벽을 포함할 수 있다. The storage tank may include an inner wall made of a hydrogen storage alloy in which a chamber for storing the liquefied hydrogen is formed, and an outer wall made of a hard metal material that is installed to surround an outer surface of the inner wall to support the inner wall.
상기 수소배출제어부는, 상기 저장탱크의 상부와 상기 수소포집부를 연결하여 저장탱크의 수소 가스를 수소포집부로 안내하는 수소가스배출관과, 상기 저장탱크 내부의 압력에 따라 개방 또는 폐쇄되면서 수소가스배출관을 통한 수소 가스의 배출을 제어하는 제어밸브를 포함할 수 있다. The hydrogen discharge control unit includes a hydrogen gas discharge pipe connecting the upper portion of the storage tank and the hydrogen collecting unit to guide the hydrogen gas of the storage tank to the hydrogen collecting unit, and opening or closing the hydrogen gas discharge pipe according to the pressure inside the storage tank. It may include a control valve for controlling the discharge of hydrogen gas through.
본 발명에 따르면, 액화수소를 저장탱크에 저장하여 운송하는 과정에서 액화수소가 자연 기화되어 수소 가스가 발생할 경우, 수소 가스가 저장탱크 외부에 구성된 수소포집부로 배출되어 수소저장합금으로 된 수소포집유닛에 흡수되어 포집되므로 수소 가스의 외부 배출을 위한 별도의 안전 장치를 구성하지 않고도 안전하게 수소 가스를 잔류시킬 수 있으며, 운반 과정에서 저장탱크 내부의 압력을 일정하게 유지할 수 있다. According to the present invention, in the process of storing and transporting liquefied hydrogen in a storage tank, when liquefied hydrogen is spontaneously evaporated to generate hydrogen gas, the hydrogen gas is discharged to a hydrogen collection unit configured outside the storage tank, and a hydrogen collection unit made of a hydrogen storage alloy Since it is absorbed and collected by the hydrogen gas, hydrogen gas can be safely left without configuring a separate safety device for external discharge of hydrogen gas, and the pressure inside the storage tank can be kept constant during the transport process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템의 정면에서 본 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템의 측면에서 본 단면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 부분의 일부분을 확대 및 절개하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 부분의 수소 흡수 및 방출 시의 작동례를 나타낸 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a liquid hydrogen storage and vaporization hydrogen collection system according to an embodiment of the present invention as viewed from the front.
2 is a cross-sectional view of the liquid hydrogen storage and vaporization hydrogen capture system shown in FIG. 1 from the side.
3 is a perspective view of portion A of FIG. 1.
FIG. 4 is an enlarged and cut-away view of a part of the portion shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a diagram showing an example of operation of the portion shown in FIG. 3 when hydrogen is absorbed and discharged.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only preferred examples of the disclosed invention, and there may be various modifications that may replace the embodiments and drawings of the present specification at the time of filing of the present application.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템을 후술된 실시예들에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. Hereinafter, a system for storing liquid hydrogen and collecting vaporized hydrogen will be described in detail with reference to the accompanying drawings according to embodiments described below. In the drawings, the same reference numerals denote the same components.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템는, 액화수소(LH2)를 저장하는 저장탱크(10), 상기 저장탱크(10)의 외측을 둘러싸도록 설치되어 외부의 열이 저장탱크(10) 내로 전달되는 것을 방지하는 단열부(20), 상기 저장탱크(10)에서 배출되는 자연 기화된 수소 가스를 흡수하여 저장하는 수소포집부(30), 상기 수소포집부(30)의 외측을 둘러싸는 포집단열부(25), 및 상기 저장탱크(10)로부터 상기 수소포집부(30)로의 수소 가스 배출을 제어하는 수소배출제어부를 포함한다. 1 to 5, the liquefied hydrogen storage and vaporization hydrogen collection system according to an embodiment of the present invention includes a
상기 저장탱크(10)는 -253℃ 이하의 극저온 액화수소(LH2)를 저장하는 용기를 이루는 것으로, 내부에 상기 액화수소가 저장되는 챔버가 형성되어 있는 수소저장합금으로 된 내벽(11)과, 상기 내벽(11)의 외면을 둘러싸도록 설치되어 내벽(11)을 지지하는 단단한 금속 재질의 외벽(12)을 포함한다. 상기 외벽(12)은 극저온 저항성이 우수한 금속인 SUS 304L, Stainless, Aluminium 등으로 이루어질 수 있다. The
상기 내벽(11)은 수소를 흡수하여 저장할 수 있는 수소저장합금으로 이루어진다. 수소저장합금은 금속 결정 내 격자에 원자상의 수소가 침투하여 금속수소화물(MHn)을 형성하는 재료로서, 기계적 성능을 저감시키는 수소취화에 대한 우려가 없는 이점이 있다. 수소가스의 밀도가 상온 70MPa에서 40g/L, 액체수소의 밀도가 21K·대기압에서 70g/L인 것에 반해 금속수소화물의 수소밀도는 체적밀도로90g/L이며 질량밀도로 1.4mass% 이기 때문에 100atm 기준으로 기체 수소보다 15배, 액체수소보다 2배 정도의 수소 저장 능력을 가지고 있으며 수소저장 시 안정 상태로 돌입하여 기체 수소의 누출로 인한 폭발의 위험이 전혀 없다.The
상기 단열부(20)는 상기 저장탱크(10)의 외측을 완전히 둘러싸도록 구성되어 저장탱크(10) 내의 액화수소가 외부의 온도에 의한 영향을 받는 것을 억제하는 작용을 한다. 상기 단열부(20)는 공지의 액화수소 또는 액화질소 등의 극저온 액화가스 저장 시스템에 구성되는 단열재를 적용하여 구성할 수 있다. The
상기 저장탱크(10)가 단열부(20)로 둘러싸여 외부의 열이 저장탱크(10) 내로 쉽게 전달될 수는 없으나, 열을 완전히 차단할 수는 없다. 따라서 저장탱크(10) 내에서의 액화수소(LH2)의 자연 기화를 완전히 없앨 수는 없으며, 매우 적은 양이지만 어느 정도의 자연 기화가 수반될 수 밖에 없다. The
상기 저장탱크(10) 내에서 발생한 자연 기화 수소가스는 수소저장합금으로 된 내벽(11)에서 흡수되지만, 내벽(11)의 수소 저장 용량을 초과하는 수소 가스는 수소배출제어부에 의해 수소포집부(30)로 배출되어 포집된다. The naturally vaporized hydrogen gas generated in the
상기 수소배출제어부는 상기 저장탱크(10)의 상부와 상기 수소포집부(30)를 연결하여 저장탱크(10)의 수소 가스를 수소포집부(30)로 안내하는 수소가스배출관(41)과, 상기 저장탱크(10) 내부의 압력에 따라 개방 또는 폐쇄되면서 수소가스배출관(41)을 통한 수소 가스의 배출을 제어하는 제어밸브(42)를 포함한다. 상기 수소가스배출관(41) 및 제어밸브(42)는 극저온 저항성이 우수한 재료로 만들어진다. The hydrogen discharge control unit connects the upper portion of the
상기 수소포집부(30)는 단열부(20)의 상부에 배치되며, 포집단열부(25) 내에 밀폐되게 구성된다. 상기 포집단열부(25)는 상기 단열부(20)와 동일하거나 유사한 단열재를 적용하여 구성될 수 있다. The
상기 수소포집부(30)는 상기 포집단열부(25)의 내부에 설치되어 상기 수소배출제어부를 통해 배출되는 수소 가스를 흡수하여 팽창하는 수소저장합금으로 된 수소포집유닛과, 상기 수소포집유닛을 상기 포집단열부(25) 내부에서 지탱하는 서포트유닛을 포함한다. The
상기 수소포집유닛은 작은 설치 공간 내에서 최대한 많은 양의 수고 가스를 포집할 수 있도록 구성된다. 이를 위해 이 실시예에서 수소포집유닛은 상기 서포트유닛을 구성하는 서포트하우징(35)의 내측에 설치되어 수소를 흡수하여 팽창하는 수소저장합금으로 된 함체 형태의 포집프레임(31)과, 수소저장합금으로 되어 상기 포집프레임(31)의 내부에 서로 간격을 두고 배열되는 복수의 포집바아(32)를 포함한다. The hydrogen collecting unit is configured to collect as much labor gas as possible within a small installation space. To this end, in this embodiment, the hydrogen collection unit is installed inside the
상기 포집프레임(31)은 직육면체의 함체 형태를 가지며, 서포트하우징(35)의 내부에 일정한 간격을 두고 설치된다. 상기 포집프레임(31)의 하부면은 상기 서포트유닛의 하부를 통과하는 수소가스배출관(41)과 연결되어 수소 가스를 공급받는다. The
상기 포집바아(32)는 포집프레임(31)의 내측 공간에 수평 방향 및 연직 방향으로 배열되면서 교차하지만, 수소 흡수에 의한 팽창량을 고려하여 서로 접촉하지 않고 일정한 간격을 두고 설치된다. 상기 포집바아(32)는 소정의 직경을 갖는 원형 바아 또는 다각형 바아로 이루어질 수 있다. 또한 표면적을 증가시켜 수소 저장 능력을 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 포집프레임(31) 및 포집바아(32)의 표면은 샌드블라스팅(sand blasting) 처리될 수 있다. The collection bars 32 intersect while being arranged in a horizontal direction and a vertical direction in the inner space of the
상기 서포트유닛은 상기 수소포집유닛의 포집프레임(31)을 팽창 및 수축 변형이 가능하게 지탱하는 것으로, 포집단열부(25)의 내부에서 상기 포집프레임(31)을 둘러싸도록 설치되는 서포트하우징(35)과, 상기 서포트하우징(35)과 상기 포집프레임(31) 사이에 배치되어 상기 포집프레임(31)을 팽창 및 수축 변형이 가능하게 지지하는 변형허용부재(36)를 포함한다. The support unit supports the
상기 서포트하우징(35)은 직육면체의 함체 형태로 되어 포집단열부(25)의 내측에 수용되며, 수소포집유닛의 팽창 변형을 견딜 수 있는 높은 강도와 극저온 저항성을 갖는 강재를 사용하여 만들어질 수 있다. The
상기 변형허용부재(36)는 중공관 형태로 되어 복수가 상기 서포트하우징(35)과 상기 포집프레임(31) 사이에서 연속적으로 배열된다. 상기 변형허용부재(36)는 탄성 변형을 위한 복수의 중공부(37)가 연속적으로 배열된 하니컴(honeycomb) 형태를 가지며, 상기 복수의 변형허용부재(36)의 표면에는 수소포집유닛의 팽창을 허용하기 위한 복수의 홈(38)이 형성된 구조를 갖는다. 상기 변형허용부재(36)는 일체형으로 만들어질 수 있으나, 이와 다르게 중공부(37)가 형성되어 있는 원형 또는 다각형(바람직하기로 육각형) 관 형태의 부재가 서포트하우징(35)과 포집프레임(31) 사이에서 가로 또는 세로 방향을 따라 일렬로 연속적으로 배열됨으로써 만들어질 수 있다. The
상기 변형허용부재(36)의 홈(38)은 상기 포집바아(32)와 대응하는 위치에 형성됨이 바람직하다. The
이와 같이 서포트하우징(35)과 포집프레임(31) 사이에 하니컴(honeycomb) 형태의 변형허용부재(36)가 형성되면, 도 5에 도시한 것과 같이 포집프레임(31)과 포집바아(32)가 수소를 흡수하여 팽창할 때 팽창 변형되는 부분이 변형허용부재(36)의 홈(38) 내측으로 들어가면서 팽창이 원활하게 이루어지고 수소의 흡수가 원활하게 이루어질 수 있다. 또한 상기 홈(38)의 크기를 넘어가는 포집프레임(31) 및 포집바아(32)의 변형은 변형허용부재(36)를 탄성 변형시키면서 지속될 수 있다.When the
이러한 구성으로 이루어진 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템는 다음과 같이 작동한다. The liquid hydrogen storage and vaporization hydrogen capture system with this configuration operates as follows.
저장탱크(10) 내에 액화수소(LH2)를 저장하여 운반하는 과정에서 저장탱크(10) 내에서 기화된 수소 가스는 1차적으로 수소저장합금으로 된 내벽(11)에서 흡수된다. 상기 저장탱크(10)의 내벽(11)에 흡수되지 않은 수소 가스의 양이 증가하여 저장탱크(10) 내부의 압력이 일정한 압력값 이상으로 상승하게 되면, 제어밸브(42)가 개방되면서 저장탱크(10) 내부의 수소 가스가 수소가스배출관(41)을 통해 수소포집부(30)의 포집프레임(31) 내측 공간으로 배출된다. In the process of storing and transporting liquefied hydrogen (LH 2 ) in the
상기 포집프레임(31)의 내측 공간으로 배출된 수소 가스는 수소저장합금으로 된 복수의 포집바아(32) 및 포집프레임(31)에 흡수되어 포집된다. 이 때 상기 포집바아(32) 및 포집프레임(31)은 수소를 흡수함에 따라 점차적으로 팽창하게 되며, 서포트유닛의 변형허용부재(36)에 형성된 홈(38)에 의해 팽창 변형이 자연스럽게 유도되므로 수소의 흡수가 원활하게 이루어질 수 있게 된다. The hydrogen gas discharged to the inner space of the
또한 포집프레임(31) 내에 배열된 복수의 포집바아(32)는 서로 일정 거리 이격되게 설치되어 있기 때문에 포집바아(32)들이 팽창하더라도 서로 접촉하지 않고 원활하게 팽창 변형될 수 있다. In addition, since the plurality of collection bars 32 arranged in the
상술한 것과 같이 액화수소(LH2)를 저장탱크(10)에 저장하여 운송하는 과정에서 액화수소가 자연 기화되어 수소 가스가 발생할 경우, 수소 가스가 저장탱크(10) 외부에 구성된 수소포집부(30)로 배출되고, 수소저장합금으로 된 수소포집유닛, 즉 포집프레임(31) 및 포집바아(32)에 흡수되어 포집되므로 수소 가스의 외부 배출을 위한 별도의 안전 장치를 구성하지 않고도 안전하게 수소 가스를 잔류시킬 수 있으며, 저장탱크(10) 내부의 압력을 일정하게 유지할 수 있다. As described above, in the process of storing and transporting liquefied hydrogen (LH 2 ) in the
상기 수소포집유닛에 포집된 수소 가스는 목적지에 도착한 후 방출하여 재사용할 수 있다. The hydrogen gas collected in the hydrogen collection unit may be discharged and reused after arriving at a destination.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various substitutions, additions, and modifications within the scope not departing from the technical idea described above. It is natural, and it should be understood that such modified embodiments also belong to the protection scope of the present invention defined by the appended claims below.
LH2 : 액화수소
10 : 저장탱크
20 : 단열부
25 : 포집단열부
30 : 수소포집부
31 : 포집프레임
32 : 포집바아
35 : 서포트하우징
36 : 변형허용부재
37 : 중공부
38 : 홈
41 : 수소가스배출관
42 : 제어밸브LH 2 : Liquid hydrogen 10: Storage tank
20: heat insulation part 25: collection heat insulation part
30: hydrogen collection unit 31: collection frame
32: collection bar 35: support housing
36: deformation allowable member 37: hollow part
38: groove 41: hydrogen gas discharge pipe
42: control valve
Claims (10)
상기 저장탱크의 외측을 둘러싸도록 설치되어 외부의 열이 저장탱크 내로 전달되는 것을 방지하는 단열부;
상기 저장탱크에서 배출되는 자연 기화된 수소 가스를 흡수하여 저장하는 수소포집부;
상기 수소포집부의 외측을 둘러싸는 포집단열부;
및,
상기 저장탱크로부터 상기 수소포집부로의 수소 가스 배출을 제어하는 수소배출제어부;
를 포함하는 액화수소 저장 및 기화수소 포집 시스템.A storage tank for storing liquid hydrogen;
A heat insulation part installed to surround the outside of the storage tank to prevent external heat from being transferred into the storage tank;
A hydrogen collecting unit for absorbing and storing the naturally vaporized hydrogen gas discharged from the storage tank;
A collection and insulation unit surrounding the outside of the hydrogen collection unit;
And,
A hydrogen discharge control unit for controlling discharge of hydrogen gas from the storage tank to the hydrogen collection unit;
Liquefied hydrogen storage and vaporization hydrogen capture system comprising a.
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