KR20210120550A - System for liquid organic hydrogen carrier and operation method for the same - Google Patents
System for liquid organic hydrogen carrier and operation method for the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210120550A KR20210120550A KR1020200037407A KR20200037407A KR20210120550A KR 20210120550 A KR20210120550 A KR 20210120550A KR 1020200037407 A KR1020200037407 A KR 1020200037407A KR 20200037407 A KR20200037407 A KR 20200037407A KR 20210120550 A KR20210120550 A KR 20210120550A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel cell
- liquid compound
- thermal energy
- dehydrogenation reactor
- storage system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
- H01M8/04216—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes characterised by the choice for a specific material, e.g. carbon, hydride, absorbent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0833—Heating by indirect heat exchange with hot fluids, other than combustion gases, product gases or non-combustive exothermic reaction product gases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지시스템과 액상화합물 반응기를 통합하여 수소저장 시스템에서의 탈수소화 반응에 따른 외부 에너지 필요량을 감소시키면서 액상화합물 기반 수소저장 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid compound-based hydrogen storage system and an operating method thereof, and more particularly, to a liquid compound-based hydrogen storage system while reducing the amount of external energy required for dehydrogenation in a hydrogen storage system by integrating a fuel cell system and a liquid compound reactor It relates to a liquid compound-based hydrogen storage system capable of improving the efficiency of a hydrogen storage system and an operating method thereof.
2015년 기후변화를 억제하기 위한 제 21차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)에 195개국이 지구 온도 상승을 2℃ 이내로 억제하기 위한 계획에 서명함에 따라 우리나라도 동참하게 되었다. 기후변화 억제를 위해서는 에너지전환이 필수적이며, 모든 산업은 해당 분야에서 탈탄소화의 필요성에 직면했다. 이를 위하여 새로운 수소가 새로운 에너지원으로 부각되고 있다. In 2015, as 195 countries signed a plan to limit the increase in global temperature within 2℃ at the 21st Conference of the Parties (COP21) to the United Nations Framework Convention on Climate Change (COP21) to curb climate change. Energy transition is essential to curb climate change, and all industries are faced with the need for decarbonization in this field. For this purpose, new hydrogen is emerging as a new energy source.
이러한 수소의 생산 후 저장하는 기술로 액상화합물 기반 수소저장기술(Liquid organic hydrogen carrier, LOHC)이 대두되고 있다. 액상화합물 기반 수소저장기술은 벤젠, 톨루엔, 다이벤질 톨루엔 등의 방향족 화합물에 수소를 화학반응 시킴으로서 화학적 방법으로 수소를 저장하는 방식으로, 높은 수소저장밀도, 상압 수소저장을 통한 저장안전성 확보, 액체상 수소저장을 통한 취급의 용이성 등을 확보할 수 있는 장점이 있다. Liquid organic hydrogen carrier (LOHC) is emerging as a technology for producing and storing such hydrogen. Liquid compound-based hydrogen storage technology is a method of chemically reacting hydrogen with aromatic compounds such as benzene, toluene, and dibenzyl toluene to store hydrogen. There is an advantage in that it is possible to secure the ease of handling and the like through storage.
액상화합물 기반 수소저장기술은 리튬이온 배터리와 비교하여 4배 이상이고, 압축수소 방식에 비해 2배 이상의 수소저장 밀도를 가진다. 이와 같은 장점으로 인하여, 도 1과 같이 신재생에너지로부터 생산된 수소를 액상화합물 형태로 저장하여 에너지 저장장치로 활용하고자 하는 연구가 이어지고 있다(하기 선행기술문헌 참조)Liquid compound-based hydrogen storage technology is more than 4 times higher than lithium-ion batteries and has more than twice the hydrogen storage density compared to compressed hydrogen. Due to these advantages, studies are continuing to store hydrogen produced from renewable energy in the form of a liquid compound and utilize it as an energy storage device as shown in FIG. 1 (see the following prior art literature)
일반적으로 이러한 LOHC 시스템에서 탈수소화 반응은 약 64kJ/mol H2의 큰 반응열을 필요로 하는 반응이므로, 외부로부터 고온의 열에너지가 공급되어야 하지만, 이러한 액상화합물 기반 수소저장 시스템에 수소 방출에 필요한 열에너지를 효과적으로 공급하는 시스템은 아직 개시되지 못한 상황이다. In general, since the dehydrogenation reaction in such a LOHC system requires a large reaction heat of about 64 kJ/mol H 2 , high-temperature thermal energy must be supplied from the outside. An effective supply system has not yet been disclosed.
따라서, 본 발명이 해결하는 과제는 수소발출시 필요한 열에너지를 효과적으로 공급하여 전체적인 에너지 효율이 향상된 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a liquid compound-based hydrogen storage system and an operating method thereof with improved overall energy efficiency by effectively supplying thermal energy required for hydrogen extraction.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,In order to solve the above problems, the present invention,
수소를 저장하는 액상화합물(LOHC)을 수용하는 저장기(100);
a
상기 저장기(100)로부터 액상화합물 및 열을 공급받아 상기 액상화합물로부터 수소를 분리하는 탈수소화 반응기(200);
a
상기 탈수소화 반응기(200)로부터 수소를 공급받아 전력을 생산하는 연료전지(300); 및
a
상기 연료전지(300)로부터 배출되는 고온 가스로부터의 열에너지를 상기 탈수소화반응기로부터 공급하는 열교환라인(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템을 제공한다.
It provides a liquid compound-based hydrogen storage system comprising a
본 발명의 일 실시예에서, 상기 액상화합물 기반 수소저장 시스템은 상기 탈수소화 반응기(200)로 반응에 필요한 열에너지를 공급하는 열에너지 공급수단(500)을 더 포함하며, 상기 열에너지 공급수단(500)은 상기 열교환라인(400)을 통하여 열에너지가 공급되기 전 상기 탈수소화 반응기(200)에 열을 공급하는 것을 특징으로 한다.
In an embodiment of the present invention, the liquid compound-based hydrogen storage system further includes a thermal energy supplying means 500 for supplying thermal energy required for the reaction to the
또한, 본 발명은, In addition, the present invention,
상기 열에너지 공급수단(500)으로부터 상기 탈수소화 반응기(200)에 반응열을 공급하여 탈수소화 반응을 진행하는 단계;
supplying reaction heat from the thermal energy supply means 500 to the
상기 탈수소화 반응에 따라 생산된 수소를 공급받아 상기 연료전지(300)로부터 전력을 생산하는 단계; 및
receiving hydrogen produced according to the dehydrogenation reaction and producing electric power from the
상기 전력을 생산하는 연료전지(300)로부터 배출된 배출가스로부터 열에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템 운용방법을 제공한다.
It provides a liquid compound-based hydrogen storage system operating method comprising the step of supplying thermal energy from the exhaust gas discharged from the
본 발명에 따르면, 액상화합물 기반 수소저장 시스템으로부터 수소를 공급받는 연료전지(예를 들어 고체산화물 연료전지)의 페열을 직접 액상화합물 기반 수소저장 시스템의 탈수소화 반응기로 공급하여 그 폐열을 반응열로 활용하여 액상화합물 기반 수소저장 시스템의 에너지 효율을 향상시킴과 동시에, 수소저장/생성과 그 사용 요소를 모듈화하여 전체적으로 시스템의 안전성과 효율을 함께 향상시킬 수 있다. According to the present invention, waste heat of a fuel cell (eg, a solid oxide fuel cell) supplied with hydrogen from a liquid compound-based hydrogen storage system is directly supplied to a dehydrogenation reactor of a liquid compound-based hydrogen storage system, and the waste heat is utilized as reaction heat Thus, it is possible to improve the energy efficiency of the liquid compound-based hydrogen storage system, and at the same time improve the safety and efficiency of the overall system by modularizing hydrogen storage/generation and its use elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 모식도이다.
도 2 및 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 탈수소화반응-연료전지 통합 시스템에 대한 아스펜(ASPEN) 모델, SOFC 폐열공급량에 따른 LOHC 탈수소화 필요 열에너지 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액상화합물 기반 수소저장 시스템의 모식도이다.
도 5는 상술한 액상화합물 기반 수소저장 시스템 운용방법의 단계도이다. 1 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are simulation results of changes in thermal energy required for LOHC dehydrogenation according to an ASPEN model and an SOFC waste heat supply amount for the dehydrogenation reaction-fuel cell integrated system according to an embodiment of the present invention, respectively.
4 is a schematic diagram of a liquid compound-based hydrogen storage system according to another embodiment of the present invention.
5 is a step diagram of the above-described liquid compound-based hydrogen storage system operating method.
이하, 본 발명에 따른 액상화합물 기반 수소저장 시스템 및 그 운용방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들에 의거하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어와 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석해야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of a liquid compound-based hydrogen storage system and an operating method thereof according to the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. For reference, the terms and words used in the present specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor must properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, the configurations shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 수소를 저장하는 액상화합물(LOHC)을 수용하는 저장기(100); 상기 저장기(100)로부터 액상화합물 및 열을 공급받아 상기 액상화합물로부터 수소를 분리하는 탈수소화 반응기(200); 상기 탈수소화 반응기(200)로부터 수소를 공급받아 전력을 생산하는 연료전지(300); 및 상기 연료전지(300)로부터 배출되는 고온 가스로부터의 열에너지를 상기 탈수소화반응기로부터 공급하는 열교환라인(400)을 포함한다. 1, the system according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명에서, "액상화합물"이라 함은 액체 유기 수소 운반체(liquid organic hydrogen carrier, LOHC)를 의미하는 것으로, 액체 상태 화합물에 수소를 결합하여 저장 및 운송하는 물질이다. 특히, 이러한 액체 유기 수소 운반체는 부피당 에너지밀도가 낮은 수소기체를 액체 형태로 바꿔 효율적으로 저장 및 운송이 가능할 수 있다. 이러한 기술을 활용하면 압축 수소 대비 무게 1/5, 부피 1/3 수준으로 같은 양의 수소 저장이 가능할 수 있다.In the present invention, the term "liquid compound" refers to a liquid organic hydrogen carrier (LOHC), which is a substance that stores and transports hydrogen by binding hydrogen to a liquid compound. In particular, such a liquid organic hydrogen carrier can be efficiently stored and transported by changing the hydrogen gas having a low energy density per volume into a liquid form. Using this technology, the same amount of hydrogen can be stored at 1/5 of the weight and 1/3 of the volume compared to compressed hydrogen.
특히 본 발명은 이러한 수소저장 시스템에 수소의 사용처이자 고온의 환경에서 작동하는 연료전지, 특히 고체산화물 연료전지(SOFC)를 통하여 사용한다. In particular, the present invention is used in such a hydrogen storage system through a fuel cell, particularly a solid oxide fuel cell (SOFC), which is a source of hydrogen and operates in a high temperature environment.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지는 상기 수소를 이용 전력을 생산함과 동시에, 전력 생산 시 배출되는 고온의 가스를 통하여 상기 탈수소화 반응기를 가열하는 역활을 수행한다. The fuel cell according to an embodiment of the present invention performs a role of heating the dehydrogenation reactor by using the hydrogen to produce electric power and at the same time to use the high-temperature gas discharged during electric power production.
본 발명의 일 실시예에서 상기 탈수소화 반응기의 가열은 상기 고온의 배출가스를 이용 탈수소화 반응기를 직접 가열하거나, 또는 별도 열전달 매질을 통하여 상기 탈수소화 반응기를 가열시킬 수 있다. In an embodiment of the present invention, the heating of the dehydrogenation reactor may be performed by directly heating the dehydrogenation reactor using the high-temperature exhaust gas, or heating the dehydrogenation reactor through a separate heat transfer medium.
이 경우, 상기 열교환라인(400)은 상기 연료전지(300)로부터 배출되는 고온 가스가 직접 상기 탈수소화 반응기(200)와 접촉하여 열 에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급할 수 있다.
In this case, in the
이와는 달리 상기 열교환라인(400)은, 상기 연료전지(300)로부터 배출되는 열교환기 등에 의하여 고온 가스로 가열된 별도의 매질(예를 들어 물)이 주입되며, 상기 별도 매질이 주입된 열교환라인(400)은 상기 탈수소화 반응기(200)와 접촉하여 열 에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급할 수 있다.
In contrast to this, the
즉, 본 발명에서 연료전지는 1) 탈수소화반응기로부터 발생한 수소를 사용하는 수소 사용수단 2) 탈수소화반응에 필요한 열에너지를 공급하는 에너지 공급수단으로 사용된다. That is, in the present invention, the fuel cell is used as 1) a means for using hydrogen using hydrogen generated from the dehydrogenation reactor and 2) as an energy supply means for supplying thermal energy required for the dehydrogenation reaction.
도 2 및 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 탈수소화반응-연료전지 통합 시스템에 대한 아스펜(ASPEN) 모델, SOFC 폐열공급량에 따른 LOHC 탈수소화 필요 열에너지 변화를 시뮬레이션한 결과이다. 2 and 3 are simulation results of changes in thermal energy required for LOHC dehydrogenation according to the Aspen (ASPEN) model and SOFC waste heat supply amount for the dehydrogenation reaction-fuel cell integrated system according to an embodiment of the present invention, respectively.
도 2를 참조하면, 고체산화물 연료전지와 탈수소화 반응기 사이에는 생산된 수조를 정제하는 별도의 정체 장치가 구비되며, 도 2의 모델에 따른 폐열 사용시의 열에너지 변화를 측정한 결과는 도 3이다. Referring to FIG. 2 , a separate stagnant device for purifying the produced water tank is provided between the solid oxide fuel cell and the dehydrogenation reactor, and the result of measuring the change in thermal energy when using waste heat according to the model of FIG. 2 is FIG. 3 .
도 3을 참조하면, 고온의 고체산화물 연료전지(SOFC)의 폐열이 상기 탈수소화반응기로부의 필요한 열부하(heat duty)를 만족시킬 수 있는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3 , it can be seen that the waste heat of the high-temperature solid oxide fuel cell (SOFC) can satisfy the required heat duty of the dehydrogenation reactor.
특히 도 3의 결과로부터, 고체산화물 연료전지를 사용하지 않는 경우 필요한 86KJ/mol H2의 에너지는, 수소 1몰당의 SOFC 최대 발생열에 의하여 전부 맞출 수 있는 것을 알 수 있다. In particular, from the result of FIG. 3 , it can be seen that, when the solid oxide fuel cell is not used, the required energy of 86 KJ/mol H2 can be fully adjusted by the maximum heat of generation of SOFC per mole of hydrogen.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 연료전지 동작 초기 단계에서의 불충분한 폐열을 보충하기 위하여 버너와 같은 별도의 에너지 공급수단을 사용한다. Another embodiment of the present invention uses a separate energy supply means such as a burner to compensate for insufficient waste heat in the initial stage of operation of the fuel cell.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액상화합물 기반 수소저장 시스템의 모식도이다. 4 is a schematic diagram of a liquid compound-based hydrogen storage system according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화합물 기반 수소저장 시스템은, 도 1과 동일한 구성에 상기 탈수소화 반응기(200)로 반응에 필요한 열에너지를 공급하는 열에너지 공급수단(500)을 더 포함한다.
Referring to FIG. 4, the liquid compound-based hydrogen storage system according to an embodiment of the present invention includes a thermal energy supplying means 500 for supplying thermal energy required for the reaction to the
본 발명의 일 실시예에서 상기 열에너지 공급수단(500)은 버너와 같이 연료전지 폐열과 달리 별도로 탈수소화 반응기(200)에 열을 공급하는 장치로서, 초기 연료전지의 구동시 또는 충분한 배출가스가 발생하지 않는 경우, 탈수소화 반응기(200)에 반응열을 공급한다.
In an embodiment of the present invention, the thermal energy supply means 500 is a device that supplies heat to the
도 5는 상술한 액상화합물 기반 수소저장 시스템 운용방법의 단계도이다. 5 is a step diagram of the above-described liquid compound-based hydrogen storage system operating method.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화합물 기반 수소저장 시스템 운용방법은, 상술한 수소저장 시스템을 이용한 액상화합물 기반 수소저장 시스템 운용방법으로, 상기 열에너지 공급수단(500)으로부터 상기 탈수소화 반응기(200)에 반응열을 공급하여 탈수소화 반응을 진행하는 단계;
상기 탈수소화 반응에 따라 생산된 수소를 공급받아 상기 연료전지(300)로부터 전력을 생산하는 단계; 및 상기 전력을 생산하는 연료전지(300)로부터 배출된 배출가스로부터 열에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템 운용방법을 포함한다.
Referring to FIG. 5 , the liquid compound-based hydrogen storage system operating method according to an embodiment of the present invention is a liquid compound-based hydrogen storage system operating method using the above-described hydrogen storage system. supplying reaction heat to the
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 상기 연료전지 (300)의 배출가스로부터 열에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급함에 따라, 상기 연료전지 (300)의 배출가스로부터 공급되는 열에너지에 의하여 상기 열에너지 공급수단(500)으로부터 공급되는 반응열량이 결정될 수 있다.In the method according to an embodiment of the present invention, as thermal energy is supplied from the exhaust gas of the
즉, 상기 열에너지 공급수단(500)은 연료전지의 초기 운전에 필요한 수소를 생산하기 위하여 탈수소화 반응기(200)에 반응시 필요한 열을 공급하게 되며, 상기 연료전지 (300)로부터 배출되는 배출가스로부터의 열 공급이 진행됨에 따라, 상기 열에너지 공급수단(500)으로부터 공급되는 반응열량이 상기 연료전지 (300)의 배출가스로부터 공급되는 열에너지에 의해 결정될 수 있다.
That is, the thermal energy supply means 500 supplies heat necessary for the reaction to the
Claims (8)
수소를 저장하는 액상화합물(LOHC)을 수용하는 저장기(100);
상기 저장기(100)로부터 액상화합물 및 열을 공급받아 상기 액상화합물로부터 수소를 분리하는 탈수소화 반응기(200);
상기 탈수소화 반응기(200)로부터 수소를 공급받아 전력을 생산하는 연료전지(300); 및
상기 연료전지(300)로부터 배출되는 고온 가스로부터의 열에너지를 상기 탈수소화반응기로부터 공급하는 열교환라인(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템.As a liquid compound-based hydrogen storage system,
a reservoir 100 for accommodating a liquid compound (LOHC) for storing hydrogen;
a dehydrogenation reactor 200 receiving a liquid compound and heat from the reservoir 100 to separate hydrogen from the liquid compound;
a fuel cell 300 for generating electricity by receiving hydrogen from the dehydrogenation reactor 200; and
and a heat exchange line (400) for supplying thermal energy from the high-temperature gas discharged from the fuel cell (300) from the dehydrogenation reactor.
상기 열교환라인(400)은 상기 연료전지(300)로부터 배출되는 고온 가스가 직접 상기 탈수소화 반응기(200)와 접촉하여 열 에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템.The method of claim 1,
The heat exchange line 400 is a liquid compound-based, characterized in that the high-temperature gas discharged from the fuel cell 300 directly contacts the dehydrogenation reactor 200 to supply thermal energy to the dehydrogenation reactor 200 . hydrogen storage system.
상기 열교환라인(400)은, 상기 연료전지(300)로부터 배출되는 고온 가스로 가열된 별도의 매질이 주입되며, 상기 별도 매질이 주입된 열교환라인(400)은 상기 탈수소화 반응기(200)와 접촉하여 열 에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템.The method of claim 1,
In the heat exchange line 400 , a separate medium heated by the high-temperature gas discharged from the fuel cell 300 is injected, and the heat exchange line 400 into which the separate medium is injected is in contact with the dehydrogenation reactor 200 . to supply thermal energy to the dehydrogenation reactor (200), a liquid compound-based hydrogen storage system.
상기 연료전지는 고체산화물 연료전지인 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템.The method of claim 1,
The fuel cell is a liquid compound-based hydrogen storage system, characterized in that the solid oxide fuel cell.
상기 탈수소화 반응기(200)로 반응에 필요한 열에너지를 공급하는 열에너지 공급수단(500)을 더 포함하며, 상기 열에너지 공급수단(500)은 열교환라인(400)을 통하여 열에너지가 공급되기 전 상기 탈수소화 반응기(200)에 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템.According to claim 1, wherein the liquid compound-based hydrogen storage system,
It further comprises a thermal energy supply means 500 for supplying thermal energy required for the reaction to the dehydrogenation reactor 200 , wherein the thermal energy supply means 500 is the dehydrogenation reactor before thermal energy is supplied through the heat exchange line 400 . Liquid compound-based hydrogen storage system, characterized in that for supplying heat to (200).
상기 열에너지 공급수단(500)으로부터 상기 탈수소화 반응기(200)에 반응열을 공급하여 탈수소화 반응을 진행하는 단계;
상기 탈수소화 반응에 따라 생산된 수소를 공급받아 상기 연료전지(300)로부터 전력을 생산하는 단계; 및
상기 전력을 생산하는 연료전지(300)로부터 배출된 배출가스로부터 열에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상화합물 기반 수소저장 시스템 운용방법.A liquid compound-based hydrogen storage system operating method using the liquid compound-based hydrogen storage system according to claim 5,
supplying reaction heat from the thermal energy supply means 500 to the dehydrogenation reactor 200 to perform a dehydrogenation reaction;
receiving hydrogen produced according to the dehydrogenation reaction and producing electric power from the fuel cell 300; and
A liquid compound-based hydrogen storage system operating method comprising the step of supplying thermal energy from the exhaust gas discharged from the fuel cell (300) for generating electricity to the dehydrogenation reactor (200).
상기 연료전지(300)의 배출가스로부터 열에너지를 상기 탈수소화 반응기(200)에 공급함에 따라, 상기 연료전지 (300)의 배출가스로부터 공급되는 열에너지에 의하여 상기 열에너지 공급수단(500)으로부터 공급되는 반응열량이 결정되는 것을 특징으로 하는 수소저장 시스템 운용방법.7. The method of claim 6,
As thermal energy is supplied from the exhaust gas of the fuel cell 300 to the dehydrogenation reactor 200 , the reaction supplied from the thermal energy supply means 500 by the thermal energy supplied from the exhaust gas of the fuel cell 300 . A method of operating a hydrogen storage system, characterized in that the amount of heat is determined.
상기 연료전지는 고체산화물 연료전지인 것을 특징으로 하는 수소저장 시스템 운용방법.
7. The method of claim 6,
The fuel cell is a hydrogen storage system operating method, characterized in that the solid oxide fuel cell.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200037407A KR20210120550A (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | System for liquid organic hydrogen carrier and operation method for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200037407A KR20210120550A (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | System for liquid organic hydrogen carrier and operation method for the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210120550A true KR20210120550A (en) | 2021-10-07 |
Family
ID=78114878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200037407A KR20210120550A (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | System for liquid organic hydrogen carrier and operation method for the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20210120550A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160116140A (en) | 2015-03-26 | 2016-10-07 | 계양전기 주식회사 | Connecting apparatus of supplementary battery for electric tool |
| KR20160126557A (en) | 2015-04-24 | 2016-11-02 | 전북대학교산학협력단 | Insect net with filter function |
| KR101954305B1 (en) | 2012-11-28 | 2019-03-05 | 하이드로지니어스 테크놀로지스 게엠베하 | Liquid compounds and method for the use thereof as hydrogen stores |
-
2020
- 2020-03-27 KR KR1020200037407A patent/KR20210120550A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101954305B1 (en) | 2012-11-28 | 2019-03-05 | 하이드로지니어스 테크놀로지스 게엠베하 | Liquid compounds and method for the use thereof as hydrogen stores |
| KR20160116140A (en) | 2015-03-26 | 2016-10-07 | 계양전기 주식회사 | Connecting apparatus of supplementary battery for electric tool |
| KR20160126557A (en) | 2015-04-24 | 2016-11-02 | 전북대학교산학협력단 | Insect net with filter function |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102332811B1 (en) | System for liquid organic hydrogen carrier using waste heat from catalytic combustion burner in fuel cell and operation method for the same | |
| JP2021002512A5 (en) | ||
| EP2800186B1 (en) | Fuel cell hybrid system | |
| CN109585879B (en) | LOHC hydrogen storage and high-temperature fuel cell integrated system | |
| Popel’ et al. | Fuel cell based power-generating installations: State of the art and future prospects | |
| US8445155B2 (en) | Complex power generation system and method for supplying heated water thereof | |
| CN106887630B (en) | High-temperature fuel cell stack, fuel cell system and system control method | |
| Wang et al. | A high-performance aluminum-feed microfluidic fuel cell stack | |
| CN113921856A (en) | Solid oxide fuel cell external thermal management system and method based on phase change material | |
| CN101356681B (en) | Fuel cell system and operating method | |
| CN115395047A (en) | Methane-electricity-hydrogen reversible solid oxide fuel cell system with shared system components | |
| US20180191006A1 (en) | Solid oxide fuel cell system with improved thermal efficiency, and solid oxide fuel cell system heated by high-temperature gas | |
| KR101179390B1 (en) | Fuel cell system | |
| KR101634816B1 (en) | Fuel Cell System | |
| KR20210120550A (en) | System for liquid organic hydrogen carrier and operation method for the same | |
| CN114188563B (en) | System and method for quickly starting solid fuel cell by using fused salt heat accumulation | |
| KR102602831B1 (en) | Hybrid system of fuel cell | |
| CN115632148A (en) | Hybrid power generation system and method | |
| CN108448712A (en) | A kind of emergency power supply of water hydrogen power generation | |
| KR102198519B1 (en) | Liquid compound based power generation system and method | |
| CN109650336B (en) | Hydrogen purification system in on-site hydrogen production fuel cell device | |
| JP2000215901A (en) | Solid polymer type fuel cell system | |
| CN204020886U (en) | A kind of hybrid fuel cell power system | |
| KR101132538B1 (en) | Steam generator for fuel cell | |
| KR20210053367A (en) | Electric power generating system using heat and new recycled energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |