KR20230089151A - 탈수소화 반응 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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서지희
이재용
김평순
정진우
김민규
곽재원
남석우
정향수
김용민
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Abstract

탈수소화 반응 장치가 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치는 화학적 수소화물을 저장하는 반응 용기, 및 상기 반응 용기의 내부 공간을 복수 개의 반응 챔버로 구획하는 적어도 하나의 격벽을 포함하는 탈수소화 반응기; 및 상기 탈수소화 반응기에서 생성된 수소를 일시적으로 저장한 후 연료 전지로 공급하는 버퍼 탱크를 포함할 수 있다.

Description

탈수소화 반응 장치 및 이의 제어 방법 {DEHYDROGENATION REACTION APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 연료 전지 스택에 수소를 공급하기 위한 탈수소화 반응 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
화석 에너지의 고갈 및 환경 오염 문제로 인하여 신재생 대체 에너지에 대한 요구가 크며, 그러한 대체 에너지의 하나로서 수소가 주목 받고 있다.
연료전지와 수소연소장치는 수소를 반응 가스로 사용하고 있는데, 연료전지와 수소연소장치를 자동차나 각종 전자 제품 등에 응용하기 위해서는 수소의 안정적이고 지속적인 공급 기술이 필요하다.
이와 같은, 수소를 이용하는 장치에 수소를 공급하기 위하여 별도로 설치된 수소 공급소로부터 수소가 필요할 때마다 수소를 공급받는 방식을 사용할 수 있다. 이러한 방식에서는 압축 수소나 액화 수소를 사용할 수 있다.
종래에는 연료전지 또는 수소연소장치에 수소를 공급하기 위해 반응 용기내에 저장된 수소화물에 산 수용액을 주입하여 수소를 발생시키는데, 반응 용기 내에는 생성물과 반응물이 혼재되어 있다.
반응 용기 내에서 수소화물과 산 수용액이 반응하는 도중에는 문제가 발생하지 않지만, 수소화물과 산 수용액의 반응이 일시적으로 정지되었다가 재시동되는 경우에는 고형화된 생성물(예를 들어, Na 생성물)이 수소화물과 산 수용액의 반응에 간섭을 일으키고, 이로 인해, 수소화물의 수소 전환율이 낮아지는 문제가 발생한다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탈수소화 반응기 내에서 수소화물과 산 수용액의 반응이 일시적으로 중단되었다가 재시동되는 경우, 탈수소화 반응기 내에서의 수소 전환율을 향상시킬 수 있는 탈수소화 반응 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치는 화학적 수소화물을 저장하는 반응 용기, 및 상기 반응 용기의 내부 공간을 복수 개의 반응 챔버로 구획하는 적어도 하나의 격벽을 포함하는 탈수소화 반응기; 및 상기 탈수소화 반응기에서 생성된 수소를 일시적으로 저장한 후 연료 전지로 공급하는 버퍼 탱크를 포함할 수 있다.
상기 탈수소화 반응기에는 상기 격벽에 의해 구획되는 상기 각각의 반응 챔버에 산 수용액을 공급하기 위해 상기 반응 용기에 형성되는 제1 공급구, 상기 격벽에 의해 구획되는 상기 각각의 반응 챔버에 화학적 수소화물을 공급하기 위해 상기 반응 용기에 형성되는 제2 공급구, 및 상기 각각의 반응 챔버에서 생성된 수소를 배출하기 위해 상기 반응 용기에 형성되는 가스 배출구가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치는 상기 반응 용기의 내부에 설치되어 냉매가 순환하는 냉각 코일을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치는 상기 탈수소화 반응기와 상기 버퍼 탱크 사이에 배치되는 배압 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치는 상기 버퍼 탱크와 연료 전지 사이에 배치되는 질량 유량계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치는 산 수용액을 저장하는 산 수용액 탱크; 및 상기 산 수용액 탱크에 저장되는 산 수용액을 상기 탈수소화 반응기로 펌핑하는 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치는 연료 전지에서 소모되는 수소의 사용 속도 및 상기 버퍼 탱크의 내부 압력을 기초로 상기 탈수소화 반응기로 공급되는 산 수용액을 조절하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼 탱크의 내부 압력이 기준 압력 미만일때만, 상기 제어기는 상기 탈수소화 반응기로 산 수용액을 공급할 수 있다.
상기 연료 전지에서 소모되는 수소의 사용 속도가 상기 반응 챔버에서 생성되는 수소의 발생 속도보다 이하이면, 상기 제어기는 하나의 반응 챔버에 산 수용액을 공급할 수 있다.
상기 연료 전지에서 소모되는 수소의 사용 속도가 상기 반응 챔버에서 생성되는 수소의 발생 속도를 초과하면, 상기 제어기는 복수의 반응 챔버에 산 수용액을 공급할 수 있다.
상기 버퍼 탱크에 저장되는 수소 용량은 하나의 반응 챔버에서 발생되는 총 수소량과 동일하게 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치의 제어 방법 제1항에 따른 탈수소화 반응 장치의 제어 방법으로서, 상기 버퍼 탱크의 내부 압력을 측정하는 단계; 상기 버퍼 탱크의 내부 압력이 기준 압력 미만이면, 상기 연료 전지에서 소모되는 수소 사용 속도와 상기 하나의 반응 챔버에서 생성되는 수소 발생 속도를 비교하는 단계; 및 상기 수소 사용 속도와 상기 수소 발생 속도를 기초로 하나 또는 복수 개의 상기 반응 챔버에 산 수용액을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수소 사용 속도가 상기 수소 발생 속도 이하이면, 상기 하나의 반응 챔버에 산 수용액을 공급할 수 있다.
상기 수소 사용 속도가 상기 수소 발생 속도보다 크면, 상기 복수 개의 반응 챔버에 산 수용액을 공급할 수 있다.
상기 반응 챔버에 저장된 화학적 수소화물이 모두 반응할 때까지 산 수용액을 공급할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치 및 이의 제어 방법에 의하면, 격벽에 의해 구획되는 복수 개의 반응 챔버 중 하나의 반응 챔버 내에 저장된 모든 수소화물을 반응시킴으로써, 수소화물의 수소 전환율을 높은 수준으로 유지할 수 있다.
또한, 탈수소화 반응기에서 생성된 수소를 일시적으로 저장하는 버퍼 탱크를 도입함으로써, 연료 전지로 수소를 안정적으로 공급할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응기의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응기의 구성을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치의 구성을 도시한 사시도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치(1)는 화학적 수소화물과 산 수용액의 반응에 의해 수소를 생성하는 탈수소화 반응기(10), 탈수소화 반응기(10)에서 생성된 수소를 일시적으로 저장하는 버퍼 탱크(20), 및 탈수소화 반응기(10)로 공급되는 산 수용액을 저장하는 산 수용액 탱크(40)를 포함할 수 있다.
탈수소화 반응기(10)는 고온 및 고압 조건에서 탈수소화 반응이 이루어질 수 있도록, 고온 및 고압 용기로 구성될 수 있다. 일 예로, 탈수소화 반응기(10)는 원통, 구, 직육면체, 또는 다각 기둥 형상일 수 있고, 특히 원통 형상일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 탈수소화 반응기(10)는 내부가 빈 반응 용기(11), 반응 용기(11)의 내부 공간을 복수 개의 반응 챔버(16)로 구획하는 적어도 하나의 격벽(15)을 포함할 수 있다.
격벽(15)에 의해 구획되는 각각의 반응 챔버(16)에 산 수용액을 공급하기 위해 반응 용기(11)에 제1 공급구(12)가 형성되고, 격벽(15)에 의해 구획되는 각각의 반응 챔버(16)에 화학적 수소화물을 공급하기 위해 반응 용기(11)에 제2 공급구(13)가 형성되며, 각각의 반응 챔버(16)에서 생성된 수소가 배출되는 가스 배출구(14)가 반응 용기(11)에 형성된다. 예를 들어, 반응 용기(11)에 하나의 격벽(15)이 형성되어, 반응 용기(11) 내부에 두 개의 반응 챔버(16)가 형성되는 경우, 제1 공급구(12)와 제2 공급구(13)는 각각 두 개씩 형성될 수 있고, 가스 배출구(14)는 하나가 형성될 수 있다.
제1 공급구(12)를 통해 반응 챔버(16)에 산 수용액을 공급하도록 제1 공급구(12)와 산 수용액 탱크(40)는 유체적으로 연결된다. 산 수용액 탱크(40)에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
제2 공급구(13)를 통해 공급되는 화학적 수소화물은 분말 형태로 반응 챔버(16) 내부로 공급될 수 있다. 일 예로, 화학적 수소화물은 주유소에서 반응 용기(11)의 반응 챔버(16)에 분말 형태로 충전될 수 있다. 각각의 반응 챔버(16)로 공급되는 화학적 수소화물은 제2 공급구(13)를 통해 설정량 공급되는데, 일 예로, 수소화물은 약 0.5~3kg씩 각각의 반응 챔버(16)로 공급될 수 있다.
화학적 수소화물은 고체 상태로서, 일 예로 분말(powder), 입상(granular), 구슬(bead), 마이크로캡슐(microcapsule), 및 펠렛(pellets) 중 어느 하나의 형태일 수 있다.
화학적 수소화물은 가수분해되어 수소와 가수분해물을 생성시키는 임의의 화합물일 수 있고, 일 예로 NaBH4, LiBH4, KBH4, NH4BH4, NH3BH3, (CH3)4NH4BH4, NaAlH4, LiAlH4, KAlH4, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, NaGaH4, LiGaH4, KGaH4, LiH, CaH2, MgH2, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
탈수소화 반응기(10)의 내부에의 수소 발생 반응은 발열 반응이므로, 반응열을 배출하기 위해, 반응 용기(11)의 내부에 냉각 코일(19)이 설치된다. 냉각 코일(19)에는 냉매가 순환되어 화학적 수소화물의 가수분해로 발생하는 열을 냉각시킬 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 산 수용액 탱크(40)는 산 수용액을 저장하고, 저장된 산 수용액을 탈수소화 반응기(10)로 공급한다. 산 수용액 탱크(40)와 탈수소화 반응기(10)의 사이에는 주입 밸브(17)가 구비되고, 주입 밸브(17)의 개도량에 의해 탈수소화 반응기(10)로 공급되는 산 수용액의 유량이 결정될 수 있다. 이를 위해, 산 수용액 탱크(40)와 탈수소화 반응기(10)는 유체적으로 연결된다.
산 수용액 탱크(40)와 탈수소화 반응기(10) 사이에는 펌프(41)가 구비되고, 산 수용액 탱크(40)에 저장되는 산 수용액은 펌프(41)에 의해 펌핑되어 탈수소화 반응기(10)로 공급된다.
산 수용액 탱크(40)는 산 수용액에 의한 부식을 방지하기 위하여, 테플론 코팅과 같은 내부식성 보호막이 형성될 수 있다. 산 수용액은 화학적 수소화물의 pH를 조절하여 반감기를 단축시킴으로써 탈수소화 반응이 촉진되도록 한다.
산은 황산, 질산, 인산, 붕산, 또는 염산 등의 무기산, 헤테로폴리산, 아세트산, 포름산, 말릭산, 시트르산, 타르타르산, 아스코브산, 락트산, 옥살산, 숙신산, 타우린산 등의 유기산, 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 수소 이온 대비 분자량이 작아 시스템 무게를 줄일 수 있고, 고농도 상태에서 염산보다 안전하다는 점에서 포름산(HCOOH)를 사용할 수 있다.
포름산의 경우는 약산으로서 본 발명에서 서술한 조건에서 낮은 pH로 유지되어 비교적 안전하게 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 포집된 이산화탄소를 수소화(hydrogenation)를 통해서 얻을 수 있어서, 이산화탄소의 재활용/재순환 측면에서 중요한 물질이다. 또한, 포름산염(formate)은 탈수소화 반응을 통해서 탄산염(bicarbonate)으로 변환되는데 이때 추가적으로 수소가 얻어질 수 있다.
버퍼 탱크(20)는 탈수소화 반응 장치(1)에서 생성된 수소를 일시적으로 저장하고, 필요에 따라 버퍼 탱크(20)에 저장된 수소는 연료 전지(30)로 공급된다. 이를 위해, 버퍼 탱크(20)와 탈수소화 반응기(10)는 유체적으로 연결된다.
버퍼 탱크(20)와 탈수소화 반응기(10) 사이에는 배압 조절 밸브(23)(back pressure regulator)가 구비되고, 탈수소화 반응기(10)의 내부 압력이 설정 압력 이상으로 증가하면 버퍼 탱크(20)로 수소가 공급된다.
버퍼 탱크(20)에 저장할 수 있는 수소 용량은 격벽(15)에 의해 구획되는 하나의 반응 챔버(16)에서 생성되는 총 수소량과 동일하게 설정될 수 있다.
버퍼 탱크(20)에는 버퍼 탱크(20)의 내부 압력을 측정하는 압력 센서(21)가 구비되고, 압력 센서(21)에서 측정된 버퍼 탱크(20)의 내부 압력은 제어기(50)로 전송된다.
버퍼 탱크(20)에 일시적으로 저장되는 수소는 연료 전지(30)로 공급된다. 이를 위해, 버퍼 탱크(20)와 연료 전지(30)는 유체적으로 연결된다. 버퍼 탱크(20)와 연료 전지(30)의 사이에는 질량 유량계(25)(mass flow meter)가 배치되어, 연료 전지(30)로 공급되는 수소 유량이 조절된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치(1)는 연료 전지(30)에서 소모되는 수소의 사용 속도, 및 버퍼 탱크(20)의 내부 압력을 기초로 탈수소화 반응기(10)로 공급되는 산 수용액을 조절하는 제어기(50)를 더 포함할 수 있다.
이를 위해, 제어기(50)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치(1)의 제어방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.
제어기(50)는 산 수용액 탱크(40)와 탈수소화 반응기(10) 사이에 구비된 주입 밸브(17)를 제어하여, 탈수소화 반응기(10)로 산 수용액을 선택적으로 공급할 수 있다.
버퍼 탱크(20)의 내부 압력이 설정 압력 이하인 경우에만, 제어기(50)는 탈수소화 반응기(10)로 산 수용액을 공급한다. 즉, 버퍼 탱크(20)의 내부 압력이 설정 압력보다 작으면 탈수소화 반응기(10)로 산 수용액이 공급되지 않는다.
연료 전지(30)에서 소모되는 수소의 사용 속도가 하나의 반응 챔버(16)에서 생성되는 수소의 발생 속도 이하이면, 제어기(50)는 하나의 반응 챔버(16)에 산 수용액을 공급한다. 그리고 연료 전지(30)에서 소모되는 수소의 사용 속도가 하나의 반응 챔버(16)에서 생성되는 수소의 발생 속도를 초과하면, 제어기(50)는 복수의 반응 챔버(16)에 산 수용액을 공급한다.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치(1)의 제어 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탈수소화 반응 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 압력 센서(21)는 버퍼 탱크(20)의 내부 압력을 측정하고, 압력 센서(21)에 의해 측정된 버퍼 탱크(20)의 내부 압력은 제어기(50)로 전송된다(S10).
제어기(50)는 버퍼 탱크(20)의 내부 압력이 기준 압력 미만인지 여부를 판단한다(S20).
버퍼 탱크(20)의 내부 압력이 기준 압력 이상이면, 제어기(50)는 탈수소화 반응기(10)로 산 수용액을 공급하지 않는다(S30). 버퍼 탱크(20)의 내부 압력이 기준 압력 이상인 경우에는, 버퍼 탱크(20)에 충전된(또는 저장된) 수소의 용량이 충분한 상태를 의미하기 때문에, 탈수소화 반응기(10)에서 수소를 생성시키지 않는다.
버퍼 탱크(20)의 내부 압력이 기준 압력 미만이면, 제어기(50)는 연료 전지(30)에서 사용되는 수소 사용 속도(예를 들어, 단위 시간당 소모되는 수소량)와 격벽(15)에 의해 구획되는 하나의 반응 챔버(16)에서 생성되는 수소 발생 속도(예를 들어, 단위 시간당 생성되는 수소량)를 비교한다(S40).
수소 사용 속도가 수소 발생 속도 이하이면, 제어기(50)는 하나의 반응 챔버(16)에 산 수용액을 공급한다. 이때, 제어기(50)는 하나의 반응 챔버(16)에 저장된 수소화물이 모두 반응할 때까지 산 수용액을 공급한다(S50).
수소 사용 속도가 수소 발생 속도보다 크면, 제어기(50)는 복수의 반응 챔버(16)(예를 들어, 두 개의 반응 챔버(16))에 산 수용액을 공급한다(S60). 이때, 제어기(50)는 복수의 반응 챔버(16)에 저장된 수소화물이 모두 반응할 때까지 산 수용액을 공급한다.
버퍼 탱크(20)의 내부 압력이 기준 압력 미만인 경우는 버퍼 탱크(20)에 충전된 수소 용량이 충분하지 않은 상태를 의미하기 때문에, 버퍼 탱크(20)의 충전이 필요한 상태이다. 연료 전지(30)에서 소모되는 수소 사용 속도와 하나의 반응 챔버(16)에서 생성되는 수소 발생 속도를 비교하여 산 수용액을 공급하는 반응 챔버(16)의 개수가 결정된다.
그리고 하나의 반응 챔버(16)에 저장된 수소화물이 모두 반응할 때까지 탈수소화 반응기(10)에 산 수용액을 공급한다.
이때, 탈수소화 반응기(10)에서 생성되는 수소는 버퍼 탱크(20)에 일시적으로 저장된 후 연료 전지(30)로 공급되고, 버퍼 탱크(20)의 용량은 하나의 반응 챔버(16)에서 발생되는 수소의 용량과 동일하게 설정된다.
이러한 과정을 통해, 연료 전지(30)로 수소를 공급하는 버퍼 탱크(20)의 압력을 일정 압력 이상으로 유지시켜 연료 전지(30)로 공급되는 수소량을 안정적으로 유지할 수 있다.
탈수소화 반응기(10)의 내부가 격벽(15)에 의해 복수 개의 반응 챔버(16)로 구획되지 않는 경우, 연료 전지(30)의 운전이 일시적으로 정지되었다가 재시동되면 수소화물의 수소 전환율이 떨어진다.
실험을 통해 탈수소화 반응기(10)의 내부에 저장된 수소화물의 수소 전환율을 살펴보면 다음과 같다.
탈수소화 반응기(10) 내부에 저장된 50%의 수소화물이 반응된 후 탈수소화 반응기(10)가 재시동되면, 전체 수소화물의 수소 전환율은 최대 91%가 된다. 탈수소화 반응기(10) 내부에 저장된 70%의 수소화물이 반응된 후 탈수소화 반응기(10)가 재시동되면, 전체 수소화물의 수소 전환율은 최대 88.5%가 된다. 탈수소화 반응기(10) 내부에 저장된 75%의 수소화물이 반응된 후 탈수소화 반응기(10)가 재시동되면, 전체 수소화물의 수소 전환율은 최대 76.5%가 된다. 그리고 탈수소화 반응기(10) 내부에 저장된 모든 수소화물이 연속 반응하는 경우, 전체 수소화물의 수소 전환율은 98.5%가 된다.
이와 같이, 탈수소화 반응기(10)의 동작이 일시적으로 중단되었다가 재시동되는 경우, 수소화물의 연속 반응에 의한 수소 전환율보다 크게 낮아지는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 탈수소화 반응기(10)가 격벽(15)에 의해 복수개의 반응 챔버(16)로 구획되고, 하나의 반응 챔버(16) 내에 저장된 모든 수소화물을 반응시킴으로써, 수소화물의 수소 전환율을 높은 수준으로 유지할 수 있다.
또한, 하나의 반응 챔버(16)에서 생성되는 수소량을 저장할 수 있는 버퍼 탱크(20)를 도입함으로써, 수소를 사용하는 연료 전지(30)에 안정적으로 수소를 공급할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 탈수소화 반응 장치
10: 탈수소화 반응기
11: 반응 용기
12: 제1 공급구
13: 제2 공급구
14: 가스 배출구
15: 격벽
16: 반응 챔버
17: 주입 밸브
19: 냉각 코일
20: 버퍼 탱크
21: 압력 센서
23: 배압 조절 밸브
25: 질량 유량계
30: 연료 전지
40: 산 수용액 탱크
41: 펌프
50: 메탄 생성기
51: 가스 도관
55: 촉매
57: 버너
60: 메탄 생성기
61: 격벽
63: 상판
65: 촉매
70: 메탄 생성기
71: 촉매 하우징
75: 촉매
77: 버너
90: 제어기

Claims (15)

  1. 화학적 수소화물을 저장하는 반응 용기, 및 상기 반응 용기의 내부 공간을 복수 개의 반응 챔버로 구획하는 적어도 하나의 격벽을 포함하는 탈수소화 반응기; 및
    상기 탈수소화 반응기에서 생성된 수소를 일시적으로 저장한 후 연료 전지로 공급하는 버퍼 탱크;
    를 포함하는 탈수소화 반응 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탈수소화 반응기에는
    상기 격벽에 의해 구획되는 상기 각각의 반응 챔버에 산 수용액을 공급하기 위해 상기 반응 용기에 형성되는 제1 공급구,
    상기 격벽에 의해 구획되는 상기 각각의 반응 챔버에 화학적 수소화물을 공급하기 위해 상기 반응 용기에 형성되는 제2 공급구, 및
    상기 각각의 반응 챔버에서 생성된 수소를 배출하기 위해 상기 반응 용기에 형성되는 가스 배출구가 형성되는 탈수소화 반응 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응 용기의 내부에 설치되어 냉매가 순환하는 냉각 코일;
    을 더 포함하는 탈수소화 반응 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탈수소화 반응기와 상기 버퍼 탱크 사이에 배치되는 배압 조절 밸브;
    를 더 포함하는 탈수소화 반응 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크와 연료 전지 사이에 배치되는 질량 유량계;
    를 더 포함하는 탈수소화 반응 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    산 수용액을 저장하는 산 수용액 탱크; 및
    상기 산 수용액 탱크에 저장되는 산 수용액을 상기 탈수소화 반응기로 펌핑하는 펌프;
    를 더 포함하는 탈수소화 반응 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    연료 전지에서 소모되는 수소의 사용 속도 및 상기 버퍼 탱크의 내부 압력을 기초로 상기 탈수소화 반응기로 공급되는 산 수용액을 조절하는 제어기;
    를 더 포함하는 탈수소화 반응 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크의 내부 압력이 기준 압력 미만일때만,
    상기 제어기는 상기 탈수소화 반응기로 산 수용액을 공급하는 탈수소화 반응 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연료 전지에서 소모되는 수소의 사용 속도가 상기 반응 챔버에서 생성되는 수소의 발생 속도보다 이하이면,
    상기 제어기는 하나의 반응 챔버에 산 수용액을 공급하는 탈수소화 반응 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연료 전지에서 소모되는 수소의 사용 속도가 상기 반응 챔버에서 생성되는 수소의 발생 속도를 초과하면,
    상기 제어기는 복수의 반응 챔버에 산 수용액을 공급하는 탈수소화 반응 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크에 저장되는 수소 용량은 하나의 반응 챔버에서 발생되는 총 수소량과 동일하게 설정되는 탈수소화 반응 장치.
  12. 제1항에 따른 탈수소화 반응 장치의 제어 방법으로서,
    상기 버퍼 탱크의 내부 압력을 측정하는 단계;
    상기 버퍼 탱크의 내부 압력이 기준 압력 미만이면, 상기 연료 전지에서 소모되는 수소 사용 속도와 상기 하나의 반응 챔버에서 생성되는 수소 발생 속도를 비교하는 단계; 및
    상기 수소 사용 속도와 상기 수소 발생 속도를 기초로 하나 또는 복수 개의 상기 반응 챔버에 산 수용액을 공급하는 단계;
    를 포함하는 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수소 사용 속도가 상기 수소 발생 속도 이하이면, 상기 하나의 반응 챔버에 산 수용액을 공급하는 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 수소 사용 속도가 상기 수소 발생 속도보다 크면, 상기 복수 개의 반응 챔버에 산 수용액을 공급하는 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 반응 챔버에 저장된 화학적 수소화물이 모두 반응할 때까지 산 수용액을 공급하는 제어 방법.
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