KR20230084514A - 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법 - Google Patents

선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230084514A
KR20230084514A KR1020237012685A KR20237012685A KR20230084514A KR 20230084514 A KR20230084514 A KR 20230084514A KR 1020237012685 A KR1020237012685 A KR 1020237012685A KR 20237012685 A KR20237012685 A KR 20237012685A KR 20230084514 A KR20230084514 A KR 20230084514A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
natural gas
gas
carbon dioxide
heater
Prior art date
Application number
KR1020237012685A
Other languages
English (en)
Inventor
샤오펑 리
펑 쉬
쥔 천
신 리
웨이 저우
루후이 두
웨싱 주
하오톈 류
Original Assignee
상하이 머천트 쉽 디자인 앤드 리서치 인스티튜트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 상하이 머천트 쉽 디자인 앤드 리서치 인스티튜트 filed Critical 상하이 머천트 쉽 디자인 앤드 리서치 인스티튜트
Publication of KR20230084514A publication Critical patent/KR20230084514A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B17/00—Vessels parts, details, or accessories, not otherwise provided for
    • B63B17/0027—Tanks for fuel or the like ; Accessories therefor, e.g. tank filler caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • 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
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • 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
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0209—Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/04—Pipe-line systems for gases or vapours for distribution of gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/14—Arrangements for supervising or controlling working operations for eliminating water
    • 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
    • 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
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • 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
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H2021/003—Use of propulsion power plant or units on vessels the power plant using fuel cells for energy supply or accumulation, e.g. for buffering photovoltaic energy
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • 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
    • Y02E60/34—Hydrogen distribution
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법으로서, 선상 연료제조 기술분야에 관한 것이며, 천연가스 저장실, 저온 증발기, 히터와 천연가스 수소 제조장치를 포함하고, 천연가스 저장실은 액체 상태의 천연가스를 저장하고, 천연가스 저장실은 각각 저온 증발기 및 히터와 연통되며, 천연가스 저장실내의 액체 상태의 천연가스는 저온 증발기를 통하여 히터로 진입되고, 천연가스 저장실내의 증발 가스는 히터로 진입되며, 천연가스 수소 제조장치는 히터와 연결되고, 히터는 천연가스를 가열할수 있도록 배치되고, 가열후의 천연가스를 천연가스 수소 제조장치에 전송하며, 천연가스 수소 제조장치는 천연가스를 수소로 변환시킬수 있도록 배치된다. 본 출원은 선상 수소 제조에 의해 선상 수소 저장을 대체하고, 안전성을 증가하며, 위험성을 효과적으로 낮추고, 종래기술에 존재하는 선상 액화 수소의 저장 난이도가 크고, 원가가 높으며, 위험성이 크고, 점용 공간이 큰 기술과제를 해결할수가 있다.

Description

선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법
본 출원은 2021년12월01일자로 제출된 출원번호가 202111456500.2인 중국 발명 측허 출원의 우선권을 주장하고, 상기 특허출원의 공개 내용을 본 출원의 일부분으로서 인용한다.
본 출원은 선상 연료 제조의 기술분야에 관한 것으로서, 특히 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법에 관한 것이다.
선박의 저탄소 배출을 실현하기 위하여, 대체 연료 혹은 탄소 포착은필연코 선박상에서 널리 적용될것이고, 오염물 배출 감소를 위한 최종적인 연료로서, 수소는 탄소 제로를 실현할 수가 있다.
선상 연료인 수소의 저장 방법으로서 액화 수소의 극저온 저장 및 고압 기체 상태의 수소 저장의 두가지가 있다.
하지만, 액화 수소의 저장은 난이도가 크고, 원가가 높으며, 위험성이 크고, 체적 에너지 밀도가 낮고, 점용 공간이 크며, 선상의 쿨 에너지와 열 에너지가 낭비되는 문제도 초래하는 한편, 고압 기체 상태의 수소저장의 경우, 에너지 밀도가 작고, 부지 공간이 큰 문제가 존재한다.
본 출원은 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법을 제공함으로써, 종래 기술에 존재하는 선상 액화 수소 저장의 난이도가 크고, 원가가 높으며, 위험성이 크고, 체적 에너지 밀도가 낮으며, 점용 공간이 크고 선상 쿨 에너지와 열 에너지의 낭비를 초래할수 있는 문제 혹은 고압 기체 상태의 수소 저장에서 발생되는 에너지 밀도가 낮은 기술과제를 해결하고자 한다.
한 방면으로, 본 출원의 실시예에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템은, 천연가스 저장실, 저온 증발기, 히터와 천연가스 수소 제조장치를 포함하고, 상기 천연가스 저장실은 액체 상태의 천연가스를 저장하고, 상기 천연가스 저장실은 각각 상기 저온 증발기 및 상기 히터와 연통되며, 상기 천연가스 저장실내의 액체 상태의 천연가스는 상기 저온 증발기를 통해 상기 히터로 진입되고, 상기 천연가스 저장실내의 증발 가스는 상기 히터로 진입되며, 상기 천연가스 수소 제조장치는 상기 히터와 연결되고, 상기 히터는 천연가스를 가열할 수 있도록 배치되고, 가열후의 천연가스는 상기 천연가스 수소 제조장치로 전송되며, 상기 천연가스 수소 제조장치는 천연가스를 수소로 변환시킬수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 히터는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛과 연통되고, 상기 히터에 의해 가열된 천연가스는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛으로 전송된다.
바람직한 실시예에 있어서, 수소정제장치를 더 포함하고, 상기 수소정제장치는 상기 천연가스 수소 제조장치와 연결되고, 상기 천연가스 수소 제조장치내의 수소는 상기 수소정제장치로 진입되며, 상기 수소정제장치는 상기 저온 증발기와 연통되고, 상기 수소정제장치중의 열량은 상기 저온 증발기에 전송된다.
바람직한 실시예에 있어서, 이산화탄소 회수장치를 더 포함하고, 수소 1차 정제장치는 상기 천연가스 수소 제조장치에서 배출되는 반응가스와 연결되며, 수소 1차 정제장치는 액체 상태로 상기 천연가스 수소 제조장치에 의해 생성되는 반응가스에 함유된 이산화탄소와 물을 제거하고, 상기 이산화탄소 회수장치는 상기 히터를 거쳐 상기 천연가스 수소 제조장치에서 배출되는 폐기가스와 연결되고, 상기 이산화탄소 회수장치는 폐기가스를 가압하도록 배치되고, 액체 상태로 상기 천연가스 수소 제조장치에 의해 생성되는 폐기가스에 함유된 이산화탄소와 물을 제거한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 회수장치와 상기 수소 1차 정제장치의 냉각제는 각각 상기 저온 증발기와 연통되어 순환 회로를 형성하고, 액체 상태의 천연가스의 쿨 에너지를 상기 저온 증발기로부터 상기 이산화탄소 회수장치 및 상기 수소 1차 정제장치로 전송하여 이산화탄소의 액화에 사용되도록 한다.
다른 한 방면으로, 본 출원의 실시예에 따른 상기 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법은, 액체 상태의 천연가스는 상기 천연가스 저장실에 저장되고, 가압 펌프는 상기 천연가스 저장실내의 액체 상태의 천연가스를 가압하여 상기 저온 증발기로 전송하며, 액체 상태의 천연가스는 저온 천연가스로 변환되고, 저온 천연가스는 상기 천연가스 저장실내의 증발 가스와 함께 상기 히터로 진입되며, 가열후의 천연가스의 압력을 제어하여, 상기 천연가스 수소 제조장치에 필요한 압력에 적합한 천연가스는 상기 천연가스 수소 제조장치로 진입되고, 내연기관에 필요한 압력에 적합한 천연가스는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛에 전송되는 수소 제조단계를 포함하는 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수소 제조단계는, 상기 천연가스 수소 제조장치에 의해 제조된 수소를 수소 1차 정제장치로 진입시켜 수소에 함유된 물과 이산화탄소를 제거하고, 상기 수소 1차 정제장치에 의해 정제된 저순도 수소는 수소 2차 정제장치로 진입되며, 상기 수소 2차 정제장치에 의해 정제된 고순도 수소는 버퍼 탱크를 통해 감압된 후 수소 연료 전지 팩으로 진입되는 단계를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수소 1차 정제장치와 이산화탄소 회수장치에 의해 생성된 이산화탄소는 액체 상태로 이산화탄소저장실로 진입되고, 냉각제는 상기 이산화탄소저장실과 상기 저온 증발기사이에서 순환되며, 상기 저온 증발기중의 액체 상태의 천연가스의 쿨 에너지는 이산화탄소저장실에 공급되어, 상기 이산화탄소저장실은 액체 상태 혹은 고체 상태로 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 보존단계를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 천연가스 수소 제조장치에 의해 생성된 폐기가스를 예비 냉각 후 상기 이산화탄소 회수장치로 진입시켜 폐기가스중의 이산화탄소를 포착하여 고품질의 쿨 에너지를 절약하고 폐기가스의 폐열을 충분히 이용하며, 상기 천연가스 수소 제조장치의 반응가스는 수소 1차 정제장치로 진입되기 전에, 열교환기를 통하여 반응가스의 일부 열량을 히터 와/혹은 저온 증발기에 전송하는 단계를 포함하는 액체 상태의 천연가스에 함유된 쿨 에너지와 폐열을 충분히 이용하는 과정을 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수소 2차 정제장치에 의해 생성된 나머지 배기는 상기 천연가스 수소 제조장치로 진입되어 연료로 사용되고, 상기 수소 1차 정제장치에 의해 정제된 조 수소는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛내로 진입되는 단계를 포함한다.
본 출원에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법에 의하면, 선상에 액체 상태의 천연가스를 저장하기 위한 천연가스 저장실을설치하고, 천연가스 저장실중의 천연가스 증발기를 직접 히터로 진입시키며, 천연가스 저장실중의 액체 상태의 천연가스는 저온 증발기에 의해 액체 상태의 천연가스를 저온 천연가스로 변환시키고, 저온 천연가스는 히터로 진입되고, 히터는 천연가스의 온도를 높이고, 가열후의 천연가스를 천연가스 수소 제조장치로 전송하며, 천연가스 수소 제조장치를 이용하여 천연가스를 수소로 변환시키고, 수소가 연료로서 선상 내연기관 와 / 혹은 수소 연료 전지가 동력과/전력 시스템으로서 사용될수 있도록 하며, 선상 수소 제조에 의해 선상 수소 저장을 대체함으로써, 안전성을 증가하고, 위험성을 효과적으로 하강시키며, 종래기술에 존재하는 선상 액화 수소저장 난이도가 크고, 원가가 높으며, 위험성이 높고, 체적 에너지 밀도가 낮으며, 점용 공간이 크고, 선상의 쿨 에너지와 열 에너지 낭비가 발생할 문제 혹은 고압 기체 상태 수소저장에서 발생되는 에너지 밀도가 낮은 기술과제를 해결할 수가 있다.
본 출원의 구체적인 실시형태 혹은 종래기술에 따른 기술안을 보다 명료하게 설명하기 위하여, 이하 구체적인 실시형태 혹은 종래기술에 필요한 도면에 대하여 간단히 설명한다. 이하 설명되는 도면은 본 출원의 일부 실시형태로서, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 진보적인 노동을 거치지 않고 이러한 도면에 기초하여 기타 도면을 얻어내는것은 자명한 것이다.
도1은 본 출원의 실시예에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템의 전체적인 구조 개략도이다.
도2는 본 출원의 실시예에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템의 흐름도이다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술안과 우점을 보다 명료화하기 위하여, 이하 본 출원의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 기술안에 대하여 명료하고 완정하게 설명한다. 설명되는 실시예는 본 출원의 일부 실시예에 불과하고, 전부의 실시예를 포함하는것은 아니다. 일반적으로 여기에 도시된 도면과 본 출원의 실시예의 조립체는 여러가지 상이한 형태로 배치되어 분포 및 설계할수가 있다.
따라서, 도면에 제공되는 본 출원의 실시예의 상세한 설명은 본 출원의 범위를 한정하는 것이 아니라, 단지 본 출원의 선택적인 실시예에 불과하다. 본 출원의 실시예에 근거하여, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 진보적인 노동을 거치지 않고 얻어낸 전부의 기타 실시예는 모두 본 출원의 보호범위에 속한다.
유사한 부호와 자모는 하기 도면에서 유사한 부분을 가리킨다. 따라서,일단 임의의 한 사항이 임의의 한 도면에서 정의되는 경우, 그후의 도면에서는 그에 대하여 더이상 정의 및 설명하지 않음에 유의해야 할것이다.
본 출원의 서술에 있어서, 용어 “중앙”,“상”,“하”,“좌”,“우”,“수직”,“수평”,“내”,“외” 등이 가리키는 방위 혹은 위치관계는 도면에 도시되는 방위 혹은 위치관계 혹은 해당 발명 제품을 사용시 흔히 배치하는 방위 혹은 위치관계를 말하고, 단지 본 출원을 용이하게 설명하고 명세서의 작성을 간략화하기 위한 것으로서, 그 장치 혹은 소자가 반드시 특정된 방위에 설치되고 특정된 방위 구조와 조작이 진행되는것을 말하는것은 아닌 바, 본 출원이 이에 한정되는것으로 이해되어서는 않된다. 한편, 용어 “제1”, “제2”,“제3” 등은 구별의 목적으로 사용될 뿐, 상대적인 중요성을 제시 혹은 암시하는것으로 이해되어서는 않된다.
한편, “수평”,“수직”,“현수”등 용어는 부재가 절대적으로 수평 혹은 현수되는것을 요구하는것이 아니라, 약간 경사될수도 있다. 예하면 “수평”은 단지 그 방향이 “수직”에 대하여 보다 수평에 가까운것을 말하고, 해당 구조가 반드시 완전히 수평을 이루는 것이 아니라 약간 경사질수도 있다.
본 출원의 기재에 있어서, 별도로 명확히 규정 및 한정되지 않는 한, “설치”, “장착”, “접속”, “연결”은 넓은 의미로 이해되어야 하고, 예하면, 고정 연결될수도 있고, 착탈가능하게 연결되거나 혹은 일체로 연결될 수도 있으며, 기계적으로 연결될수도 있고, 전기적으로 연결될 수도 있으며, 직접 접속되거나 중간에 매개를 통하여 간접적으로 접속될수도 있으며, 2개의 소자 내부가 연통될수도 있다. 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 본 출원중 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할수가 있다.
이하, 도면을 결합하여 본 출원의 일부 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 서로 모순되지 않는 한, 하기 실시예 및 실시예중의 특징을 서로 조합할수도 있다.
도1, 도2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 제1방면의 실시예는 선상 수소 연료 제조 시스템을 제공하는데, 천연가스 저장실1, 저온 증발기 2,히터3와 천연가스 수소 제조장치4를 포함하되, 천연가스 저장실1은 액체 상태의 천연가스를 저장하고, 천연가스 저장실1은 각각 저온 증발기 2 및 히터3와 서로 연통되고, 천연가스 저장실1내의 액체 상태의 천연가스는 저온 증발기 2에 의해 히터3로 진입될수가 있으며, 천연가스 저장실1내의 증발 가스는 히터3로 진입될수 있고, 천연가스 수소 제조장치4는 히터3와 연결되고, 히터3는 천연가스를 가열할수가 있고, 가열후의 천연가스를 천연가스 수소 제조장치4로 전송하여 연료와 원료로 사용하고, 천연가스 수소 제조장치4는 천연가스를 수소로 변환시킬수가 있다.
구체적으로, 천연가스 저장실1에 액체 상태의 천연가스가 저장되고, 천연가스 저장실1에 휘발되는 천연가스 증발 가스를 구비하며, 천연가스 저장실1은 증발 가스 전송 파이프라인에 의해 히터3와 연통되고, 증발 가스 전송 파이프라인의 입구는 천연가스 저장실1의 내부의 톱부에 위치하며, 액체 상태의 천연가스는 액체 상태의 천연가스 전송 파이프라인에 의해 저온 증발기 2와 연통되며, 천연가스 전송 파이프라인은 천연가스 저장실1의 내부로 연신되고, 저온 증발기 2는 액체 상태의 천연가스를 저온 천연가스로 변환시키고, 저온 천연가스는 적당한 압력을 가지며, 저온 천연가스는 가압후의 증발 가스와 함께 히터3로 진입되고, 히터3는 천연가스를 가열하고, 압력을 제어하며, 천연가스 수소 제조장치4에 필요한 압력에 적합한 천연가스는 천연가스 수소 제조장치4로 진입된다.
한편, 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5과 천연가스 수소 제조장치4에 필요한 상이한 압력에 근거하여 조절하고, 예하면 천연가스 수소 제조장치4와 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5에 필요한 천연가스의 압력차가 큰 경우, 두 세트 심지어 복수의 세트의 가압 펌프, 저온 증발기 2와 히터3를 사용하고, 또한 전부의 설비에 필요한 천연가스 압력이 매우 근접한 경우, 단지 한 세트의 히터 출구 파이프라인을 설치할 수가 있으며, 상기 흐름이 수소와 천연가스의 혼합 연료의 내연기관에 적용되는 경우, 만일 100% 수소 연료 내연기관 혹은 내연기관을 설치하지 않는 경우, 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛의 파이프라인에 천연가스를 공급할 필요가 없다.
본 실시예에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법에 따르면, 선상에 액체 상태의 천연가스를 저장하기 위한 천연가스 저장실1를 설치하고, 천연가스 저장실1중의 천연가스는 증발기를 거쳐 가압된 후에 직접 히터3로 진입되며, 천연가스 저장실1중의 액체 상태의 천연가스는 저온 증발기 2를 통해 액체 상태의 천연가스를 저온 천연가스로 변환시키고 적합한 압력을 구비하며, 저온 천연가스는 히터3로 진입되고, 히터3에 의해 천연가스의 온도를 높이며, 가열후의 천연가스를 천연가스 수소 제조장치4에 전송하고, 천연가스 수소 제조장치4에 의해 천연가스를 수소로 변환시키며, 수소는 연료로서 선상 내연기관 과/혹은 수소 연료 전지를 동력 및/혹은 전력시스템으로서 사용될수 있도록 하고, 선상 수소 제조에 의해 선상 수소 저장을 대체하여, 안전성을 높이고, 위험성을 효과적으로 감소하며, 종래기술에 존재하는 선상 액화 수소저장 난이도가 크고, 원가가 높으며, 위험성이 크고, 체적 에너지 밀도가 낮으며, 점용 공간이 크고, 선상의 쿨 에너지와 열 에너지의 낭비를 초래할수도 있는 문제 혹은 고압 기체 상태의 수소저장의 경우에 발생되는 에너지 밀도가 낮은 기술과제를 해결할수가 있다.
상기 실시예에 기초하여, 바람직한 실시형태에 있어서, 본 실시예에서제공되는 선상 수소 연료 제조 시스템중의 히터3는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5과 연통되고, 히터3중 가열후의 천연가스는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5을 거쳐 내연기관에 전송되어 연소되고, 천연가스와 수소를 혼합시, 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5중 적당한 비율의 천연가스와 수소를 혼합한 후에 내연기관에 전송하여 연소시킨다.
구체적으로, 히터3가 가열되어 형성된 천연가스는 내연기관 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5에 필요한 적당한 압력을 구비하고, 버퍼 탱크을 거쳐 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5에 공급한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 선상 수소 연료 제조 시스템은 수소정제장치를 더 포함하되, 수소정제장치는 천연가스 수소 제조장치4와 연결되고, 천연가스 수소 제조장치4내의 수소를 함유하는 반응가스는 수소 1차 정제장치로 진입되고, 반응가스는 수소정제장치로 진입되기 전에 열교환기를 통해 열량을 히터3 와/혹은 저온 증발기2에 전송하여, 반응가스를 1차적으로 강온시키고 천연가스를 승온시키며, 수소 1차 정제장치의 냉각제는 저온 증발기2와 연통하여, 수소 1차 정제장치와 저온 증발기2사이의 열량의 전달을 수행한다.
수소 연료 전지를 설치하는 경우, 수소 2차 정제가 필요하다.
구체적으로, 수소 연료 전지를 위한 수소정제장치는 수소 1차 정제장치6 및 수소 2차 정제장치7를 포함하고, 천연가스 수소 제조장치4에 의해 제조된 수소 함유 반응가스는 수소 1차 정제장치6와 수소 2차 정제장치7에 차례로 진입되어 수소를 차례로 정제시킨다.
바람직한 실시형태에 있어서, 선상 수소 연료 제조 시스템은 이산화탄소 회수장치8를 더 포함하여, 수소 1차 정제장치6와 함께 이산화탄소를 회수하고, 이산화탄소 회수장치8와 천연가스 수소 제조장치4에서 배출되는 폐기가스는 히터3를 통하여 연결되고, 이산화탄소 회수장치8는 천연가스 수소 제조장치4에서 발생되는 폐기가스를 냉동하도록 배치되어 그중의 이산화탄소를 액화시킨다.
구체적으로, 히터3는 천연가스 수소 제조장치4에서 발생되는 폐기가스를 냉각시키고, 냉각후의 폐기가스는 이산화탄소 회수장치8로 진입되며,이산화탄소 회수장치8와 수소 1차 정제장치6에서 발생된 액체 상태의 이산화탄소는 이산화탄소저장실9로 진입되고, 이산화탄소저장실9에 고체 상태 혹은 액체 상태의 이산화탄소를 저장한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 이산화탄소 회수장치8의 냉각제는 저온 증발기2와 연통되고, 이산화탄소 회수장치8에 필요한 쿨 에너지는 저온 증발기2에 의해 공급된다.
구체적으로, 저온 증발기2의 열원은 수소 1차 정제장치6, 이산화탄소 회수장치8 및 이산화탄소저장실9로부터 공급될수 있고, 반응가스 1차 강온과정(천연가스 수소 제조장치4에서 생성된 수소 함유 반응가스가 수소 1차 정제장치6로 진입되기 전의 1차 강온）에서 공급될 수도 있으며, 이러한 열원이 부족하는 경우, 선박에서 제공되는 2차 가열 시스템에 의해 공급되며, 선박 2차 가열 시스템의 열원은 기관실의 담수냉각시스템, 재킷수시스템 혹은 보일러로부터 공급된다.
액체 상태의 천연가스의 입구 온도는 -162℃ 좌우이고, 천연가스 출구 온도는 저온 냉각제가 저온 증발기 2를 이탈할 때의 온도에 의해 결정되며, 저온 냉각제의 선택도 이때의 온도에 의해 결정되고, 저온 냉각제가 저온 증발기 2를 이탈할 때의 온도는 이산화탄소의 회수와 저장된 온도에 의해 결정된다.
천연가스 히터3의 열원은 천연가스 수소 제조장치4의 폐기가스에 함유된 열량으로부터 얻어지며, 반응가스 1차 강온 과정（천연가스 수소 제조장치4에서 생성된 수소 함유 반응가스가 수소 1차 정제장치6로 진입되기 전의 1차 강온）에서 얻어지며, 폐열로부터 제공되는 열량이 부족한 경우에, 선박에서 제공되는 2차 가열 시스템으로부터 공급되고, 천연가스 출구온도는 0℃ 이상이다.
본 실시예에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템은 선상에서 액체 상태의 천연가스를 사용하여 수소를 제조하고, 육상에서 수소를 제조할 때 흔히 사용되는 유황 제거 단계를 생략한다. 왜냐하면, 육상에서 수소를 제조할 때 사용되는 천연가스에는 유황이 함량이 높고, 촉매제에 의한 중독을 초래하기 쉽지만, 천연가스는 액체 상태의 천연가스로 액화되기 전에 유황 제거 과정을 거침에 따라 이미 대부분의 유황을 제거하였으므로, 해당 단계를 생략할수가 있는 것이다. 국내 액체 상태의 천연가스 샘플링 검측 결과에 의하면, 액체 상태의 천연가스중 유황의 함량 및 황화수소의 함량은 모두 1mg/m3미만으로서, 일반적인 수소 제조 공정에서 천연가스중 유황 함량이 0.1ppm를 초과할수 없다는 요구를 충분히 만족시킬수 있다.
상기 실시예에 기초하여, 본 실시예에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템에 의한 수소 제조 방법은 액체 상태의 천연가스를 천연가스 저장실1에 저장하고, 가압 펌프는 천연가스 저장실1내의 액체 상태의 천연가스를 가압하여 저온 증발기2로 전송하며, 액체 상태의 천연가스는 적합한 압력을 가지는 저온 천연가스로 변환되고, 저온 천연가스는 천연가스 저장실1내의 증발 가스와 가압된 후에 함께 히터3로 진입되며, 가열후의 천연가스의 압력을 제어하고, 천연가스 수소 제조장치4에 필요한 압력에 적합한 천연가스는 천연가스 수소 제조장치4로 진입되고, 내연기관에 필요한 압력에 적합한 천연가스는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5으로 진입되며, 단독적으로 혹은 수소와 혼합된 후에 연료로서 내연기관에 공급되는 수소 제조단계를 포함한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 수소 제조단계는 천연가스 수소 제조장치4에 의해 제조된 수소 함유 가스가 수소 1차 정제장치6로 진입되어 1차 정제를 수행하고, 그중의 이산화탄소와 물을 대폭 감소시키고, 수소 1차 정제장치6에 의해 생성된 저순도 수소는 수소 2차 정제장치7로 진입될수 있고, 수소 2차 정제장치7에 의해 정제된 고순도 수소는 버퍼 탱크를 통하여 감압된 후에 수소 연료 전지 팩으로 진입되며, 수소 1차 정제장치6에 의해 생성된 저순도 수소는 버퍼 탱크를 통해 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5으로 진입될 수 있고, 단독적으로 혹은 천연가스와 혼합된 후에 연료로서 내연기관에 공급되는 단계를 포함한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 수소 1차 정제장치6에 의해 생성된 이산화탄소는 이산화탄소저장실9로 진입되고, 이산화탄소 회수장치8는 폐기가스중의 이산화탄소를 액체상태의 이산화탄소로 냉동시킨 후에 이산화탄소저장실9로 진입되며, 이산화탄소저장실9의 냉각제는 저온 증발기 2와 접속되고, 저온 증발기 2중 쿨 에너지는 냉각제를 통하여 이산화탄소저장실9로 진입되는 이산화탄소저장단계를 더 포함한다.
구체적으로, 히터3를 통하여 1차적으로 냉각된 폐기가스는 이산화탄소 회수장치8로 진입되고, 이산화탄소 회수장치8는 냉동의 방식으로 가압후의 폐기가스중의 이산화탄소와 물을 액화시키고, 나머지 폐기가스를 대기중에 배출시키며, 액화된 이산화탄소는 이산화탄소저장실9로 진입되고, 수소 1차 정제장치6에 의해 생성된 액체 상태의 이산화탄소도 이산화탄소저장실9로 진입된다. 이산화탄소저장실9의 냉각제는 저온 증발기 2와 접속되고, 저온 증발기 2중의 쿨 에너지는 냉각제를 통하여 이산화탄소저장실9로 진입되며, 이산화탄소저장실9은 액체 상태 혹은 고체 상태의 형태로 이산화탄소를 저장하도록 유지한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 히터3를 거쳐 냉각된 폐기가스는 이산화탄소 회수장치8로 진입되고, 이산화탄소 회수장치8에 의해 폐기가스를 냉동시 필요한 쿨 에너지는 저온 증발기 2로부터 공급되는 단계를 더 포함한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 천연가스 수소 제조장치4에 의해 생성된 폐기가스는 열원으로서 히터3에 전달되고, 수소 2차 정제장치7에 의해 생성된 배기는 천연가스 수소 제조장치4로 진입되어 연료 혹은 원료로 이용되며, 수소 1차 정제장치6에 의해 정제된 조 수소는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛5내로 진입되는 단계를 더 포함한다.
본 공정 흐름에 있어서 천연가스 개질을 예를 들면, 천연가스 개질에의해 수소를 제조하고, 필요한 원료로서 천연가스를 사용하며, 통상적으로1.0MPa ~2.2MPa의 압력이 필요하고, 적당한 품질의 원료수와 산소 및 공정수는 선박시스템에 의해 제공되며, 수소 제조 과정중 가열에 필요한 연료는 1차 정제된 조 수소 혹은 천연가스에 의해 제공되고, 수소 2차 정제된 나머지 배기는 연료 혹은 원료로서 사용된다.
여기에서, 상이한 연료를 사용함에 따른 차이점이라면, 천연가스를 연료로 사용하는 경우, 연소 폐기가스중에 이산화탄소의 함량이 비교적 높아 직접 배출하는 경우 선상 수소 제조중 탄소 배출량이 많이 발생하는 단점이 있으므로, 이산화탄소 회수장치8를 설치하여 탄소를 포착한다.
수소 2차 정제의 배기를 연료로 사용하는 경우, 탄소 배출량을 약간 증가하게 되고, 2차 정제의 배기를 원료로 사용하는 경우, 수소 제조장치의 전환율을 하강시키게 되는 바, 구체적인 배치는 실제 수요에 따라 선택될 수가 있으며, 예하면 조 수소와 2차 정제 배기를 연료로 사용하는 경우, 수소 제조 폐기가스가 이산화탄소 회수장치8로 진입되는 단계를 생략할수 있고, 이때 수소 제조 과정중 발생되는 이산화 탄소 포착율은 최고로 95%를 초과할 수가 있다.
수소 제조장치에서 발생되는 연소 폐기가스는 천연가스 원료에 대하여 예열한 후 히터3로 진입되고（저온 천연가스를 가열함과 동시에 자체의 온도가 하강된다）, 강온후에 이산화탄소 회수장치8로 진입되어 가압된 후 이산화탄소를 포착하거나 혹은 직접 배출하고, 수소 제조장치에 의해 발생되는 폐수는 다시 선박시스템으로 진입되어 처리된 후에 재이용된다.
본 실시예에 따른 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법에 의하면, 수소를 연료로 하는 선상에서 대량의 수소 혹은 액체 수소를 저장할 필요없이 액화 천연가스를 저장하고, 수소 제조장치에 의해 필요한 수소를 제조하며, 선재된 수소 제조장치와 액화 천연가스의 가스 공급 시스템을 서로 결합하여 액체 상태의 천연가스의 쿨 에너지와 수소 제조장치의 폐열을 이용할수가 있으며, 액체 상태의 천연가스의 쿨 에너지를 충분히 이용할수가 있고, 선상 수소 제조 과정에서 탄소 포착과 저장을 통하여, 선상 수소 제조의 탄소 제로 혹은 탄소 제로에 가까운 배출을 실현할수가 있음으로써, 선박의 탄소 배출 강도를 효과적으로 줄일수 있고, 선상 제조된 수소는 단독적으로 혹은 천연가스와 혼합되어 내연기관의 연료로서 사용될 수 있으며, 선상 제조된 고순도의 수소는 선상 탑재된 고출력 수소 연료 전지 팩으로 사용되어, 선박의 전력시스템의 주요한 전력 래원으로 될수 있으며, 더욱이 선박의 탄소 배출강도를 줄일 수가 있으며, 고출력의 수소 연료 전지 팩을 선재하여 임펠러 장치에 전기를 공급하고, 소형 및 미형 선박의 임펠러 동력원으로 사용될수 있다.
마지막으로, 이상 각 실시예는 단지 본 출원의 기술안을 설명하기 위한것으로서, 본 출원은 이에 한정되지 않는다. 상기 각 실시예를 참조하여 본 출원에 대하여 구체적으로 설명하였지만, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 여전히 상기 각 실시예의 기술안에 대하여 수정하거나 혹은 그중의 일부분 혹은 전부의 기술특징에 대하여 동등한 대체를 실현할수가 있으며, 이러한 수정 혹은 대체에 의해 상응한 기술안이 본질적으로 본 출원의 각 실시예의 기술안의 범위를 초월하지 않는것으로 이해되어야 할것이다.

Claims (10)

  1. 천연가스 저장실（1）, 저온 증발기（2）, 히터（3）와 천연가스 수소 제조장치（4）를 포함하고,
    상기 천연가스 저장실（1）은 액체 상태의 천연가스를 저장하고, 상기 천연가스 저장실（1）은 각각 상기 저온 증발기（2） 및 상기 히터（3）와 연통되며, 상기 천연가스 저장실（1）내의 액체 상태의 천연가스는 상기 저온 증발기（2）를 통해 상기 히터（3）로 진입되고, 상기 천연가스 저장실（1）내의 증발 가스는 상기 히터（3）로 진입되며, 상기 천연가스 수소 제조장치（4）는 상기 히터（3）와 연결되고, 상기 히터（3）는 천연가스를 가열할 수 있도록 배치되고, 가열후의 천연가스는 상기 천연가스 수소 제조장치（4）로 전송되며, 상기 천연가스 수소 제조장치（4）는 천연가스를 수소로 변환시키는 선상 수소 연료 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히터（3）는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛（5）과 연통되고, 상기 히터（3）에 의해 가열된 천연가스는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛（5）으로 전송되는 선상 수소 연료 제조 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    수소정제장치를 더 포함하고,
    상기 수소정제장치는 상기 천연가스 수소 제조장치（4）와 연결되고,상기 천연가스 수소 제조장치（4）내의 수소는 상기 수소정제장치로 진입되며,
    상기 수소정제장치는 상기 저온 증발기 （2）와 연통되고, 상기 수소정제장치중의 열량은 상기 저온 증발기（2）에 전송되는 선상 수소 연료 제조 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    이산화탄소 회수장치（8）를 더 포함하고,
    수소 1차 정제장치（6）는 상기 천연가스 수소 제조장치（4）에서 배출되는 반응가스와 연결되며, 수소 1차 정제장치（6）는 액체 상태로 상기 천연가스 수소 제조장치（4）에 의해 생성되는 반응가스에 함유된 이산화탄소와 물을 제거하고,
    상기 이산화탄소 회수장치（8）는 상기 히터（3）를 거쳐 상기 천연가스 수소 제조장치（4）에서 배출되는 폐기가스와 연결되고, 상기 이산화탄소 회수장치（8）는 폐기가스를 가압하도록 배치되고, 액체 상태로 상기 천연가스 수소 제조장치（4）에 의해 생성되는 폐기가스에 함유된 이산화탄소와 물을 제거하는 선상 수소 연료 제조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이산화탄소 회수장치（8）와 상기 수소 1차 정제장치（6）의 냉각제는 각각 상기 저온 증발기 （2）와 연통되어 순환 회로를 형성하고, 액체 상태의 천연가스의 쿨 에너지를 상기 저온 증발기 （2）로부터 상기 이산화탄소 회수장치（8） 및 상기 수소 1차 정제장치（6）로 전송하여 이산화탄소의 액화에 사용되도록 하는 선상 수소 연료 제조 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 기재된 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법에 있어서,
    액체 상태의 천연가스는 상기 천연가스 저장실（1）에 저장되고, 가압 펌프는 상기 천연가스 저장실（1）내의 액체 상태의 천연가스를 가압하여 상기 저온 증발기（2）로 전송하며, 액체 상태의 천연가스는 저온 천연가스로 변환되고, 저온 천연가스는 상기 천연가스 저장실（1）내의 증발 가스와 함께 상기 히터（3）로 진입되며, 가열후의 천연가스의 압력을 제어하여, 상기 천연가스 수소 제조장치（4）에 필요한 압력에 적합한 천연가스는 상기 천연가스 수소 제조장치（4）로 진입되고, 내연기관에 필요한 압력에 적합한 천연가스는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛（5）에 전송되는 수소 제조단계를 포함하는 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수소 제조단계는,
    상기 천연가스 수소 제조장치（4）에 의해 제조된 수소를 수소 1차 정제장치（6）로 진입시켜 수소에 함유된 물과 이산화탄소를 제거하고, 상기 수소 1차 정제장치（6）에 의해 정제된 저순도 수소는 수소 2차 정제장치（7）로 진입되며, 상기 수소 2차 정제장치（7）에 의해 정제된 고순도 수소는 버퍼 탱크를 통해 감압된 후 수소 연료 전지 팩으로 진입되는 단계를 더 포함하는 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수소 1차 정제장치（6）와 이산화탄소 회수장치（8）에 의해 생성된 이산화탄소는 액체 상태로 이산화탄소저장실（9）로 진입되고, 냉각제는 상기 이산화탄소저장실（9）과 상기 저온 증발기（2）사이에서 순환되며, 상기 저온 증발기 （2）중의 액체 상태의 천연가스의 쿨 에너지는 이산화탄소저장실（9）에 공급되어, 상기 이산화탄소저장실（9）은 액체 상태 혹은 고체 상태로 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 보존단계를 더 포함하는 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 히터（3）는 상기 천연가스 수소 제조장치（4）에 의해 생성된 폐기가스를 예비 냉각 후 상기 이산화탄소 회수장치（8）로 진입시켜 폐기가스중의 이산화탄소를 포착하여 고품질의 쿨 에너지를 절약하고 폐기가스의 폐열을 충분히 이용하며,
    상기 천연가스 수소 제조장치（4）의 반응가스는 수소 1차 정제장치（6）로 진입되기 전에, 열교환기를 통하여 반응가스의 일부 열량을 히터（3） 와/혹은 저온 증발기 (2）에 전송하는 단계를 포함하는 액체 상태의 천연가스에 함유된 쿨 에너지와 폐열을 충분히 이용하는 과정을 더 포함하는 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수소 2차 정제장치（7）에 의해 생성된 나머지 배기는 상기 천연가스 수소 제조장치（4）로 진입되어 연료로 사용되고,
    상기 수소 1차 정제장치（6）에 의해 정제된 조 수소는 내연기관의 가스 공급 시스템의 가스 밸브 유닛（5）내로 진입되는 단계를 포함하는 선상 수소 연료 제조 시스템의 수소 제조 방법.
KR1020237012685A 2021-12-01 2022-08-19 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법 KR20230084514A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111456500.2 2021-12-01
CN202111456500.2A CN114142061B (zh) 2021-12-01 2021-12-01 船上氢燃料制备系统及其制氢方法
PCT/CN2022/113659 WO2023098151A1 (zh) 2021-12-01 2022-08-19 船上氢燃料制备系统及其制氢方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230084514A true KR20230084514A (ko) 2023-06-13

Family

ID=80386641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237012685A KR20230084514A (ko) 2021-12-01 2022-08-19 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20230084514A (ko)
CN (1) CN114142061B (ko)
WO (1) WO2023098151A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114142061B (zh) * 2021-12-01 2024-03-08 上海船舶研究设计院（中国船舶工业集团公司第六0四研究院） 船上氢燃料制备系统及其制氢方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3670229B2 (ja) * 2001-09-05 2005-07-13 川崎重工業株式会社 液化ｃｏ２回収を伴う水素製造方法及び装置
JP4822937B2 (ja) * 2006-05-31 2011-11-24 中国電力株式会社 水素製造システム
CN102518935B (zh) * 2011-10-28 2014-09-03 辽河石油勘探局 利用中间介质使液化天然气汽化的系统和方法
JP2013203624A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Toho Gas Co Ltd 水素製造方法、及び水素製造システム
FR2999555B1 (fr) * 2012-12-13 2015-01-30 Air Liquide Procede pour une production d'hydrogene par reformage d'hydrocarbures utilisant de la vapeur, associe a une capture de dioxyde de carbone et a une production de vapeur
KR101978331B1 (ko) * 2013-06-24 2019-08-28 대우조선해양 주식회사 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템 및 방법
CN103935959B (zh) * 2014-05-07 2016-08-24 江苏中核华纬工程设计研究有限公司 利用lng制取并提纯h2的装置及其工艺
CN104627961B (zh) * 2015-02-13 2016-08-24 中国石油大学(北京) 氢燃料电池汽车上使用压缩天然气原位制氢的方法和系统
CN104591086B (zh) * 2015-02-13 2016-09-14 中国石油大学(北京) 氢燃料电池汽车上用天然气水合物原位制氢的方法和系统
CN205222680U (zh) * 2015-09-02 2016-05-11 广东合即得能源科技有限公司 一种零碳排放的甲醇水重整制氢系统及其燃料电池汽车
KR102651092B1 (ko) * 2017-01-24 2024-03-26 한화오션 주식회사 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법
KR20190073050A (ko) * 2017-12-18 2019-06-26 대우조선해양 주식회사 선박의 하이브리드 발전 시스템 및 방법
KR20190130779A (ko) * 2018-05-15 2019-11-25 범한산업 주식회사 팔라듐 필터를 이용한 연료전지 시스템
CN209180655U (zh) * 2018-11-13 2019-07-30 中国石油工程建设有限公司 一种小型lng分布式能源系统
CN110937572B (zh) * 2019-10-28 2023-08-01 中科液态阳光(苏州)氢能科技发展有限公司 重整、分离一体式低压制氢系统及其制氢方法
CN110921623A (zh) * 2019-10-28 2020-03-27 中科液态阳光(苏州)氢能科技发展有限公司 氢分离与水煤气重整一体式高压制氢系统及其方法
CN110980646B (zh) * 2019-12-30 2023-08-18 华南理工大学 带ccs的液化天然气制备氢气的系统及方法
CN112253994B (zh) * 2020-09-22 2022-12-13 沪东中华造船(集团)有限公司 一种用于向船舶发动机供给燃料的系统及方法
CN112875644A (zh) * 2021-03-03 2021-06-01 中海石油气电集团有限责任公司 一种lng制氢及液态二氧化碳的系统及方法
CN113701043B (zh) * 2021-08-27 2022-09-23 广东海洋大学 一种lng船上氢的制取、储存与燃用的综合系统
CN114142061B (zh) * 2021-12-01 2024-03-08 上海船舶研究设计院（中国船舶工业集团公司第六0四研究院） 船上氢燃料制备系统及其制氢方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114142061B (zh) 2024-03-08
CN114142061A (zh) 2022-03-04
WO2023098151A1 (zh) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2013264211B2 (en) Liquid hydrogen production device
WO2022180740A1 (ja) Ｌｎｇを活用する炭酸ガス回収式水素製造システム
KR101295446B1 (ko) 글리콜 열교환 방식을 이용한 엘엔지 운반선의 가스 공급장치
US9272963B2 (en) Final biogas purification process
KR20230084514A (ko) 선상 수소 연료 제조 시스템 및 그 수소 제조 방법
KR20180124365A (ko) 동력발생장치
JP2000095020A (ja) 水素製造車両及び水素供給システム
JP5647956B2 (ja) エネルギー供給システム
US6352792B1 (en) Portable congeneration fuel-cell power generator for recreational vehicles
CN216518323U (zh) 一种重整制氢替代甲烷的船舶碳减排系统
KR101775053B1 (ko) 선박 및 해양플랜트의 질소산화물 배출 저감장치 및 질소산화물 배출 저감운용 방법
KR101788743B1 (ko) 선박용 연료전지 시스템
WO2022234176A1 (en) Fuel storage and supply system, method of operating such a system and marine vessel
CN112811389A (zh) 移动集约型船用即时制氢加氢一体化系统
CN113959178B (zh) 以lng制氢过程中的碳捕捉方法
CN114935112B (zh) 一种lng固体氧化物燃料电池动力船烟气回收系统
RU2615042C1 (ru) Устройство для удаления углекислого газа
RU2561345C1 (ru) Способ генерации энергии в анаэробной системе
KR102404665B1 (ko) 수소 운반선의 가스 관리시스템
KR102629039B1 (ko) 이산화탄소 액화시스템
RU2799261C1 (ru) Энергетическая установка подводного аппарата
EP4071105A1 (en) Plant and process for producing hydrogen by reforming of a raw material containing methane
JP2003026402A (ja) 液化天然ガス受入基地での水素精製方法及びシステム
CN114165365A (zh) 一种重整制氢替代甲烷的船舶碳减排系统和方法
KR20220033648A (ko) 선박용 발전시스템