열역학적 평형 계산을 통한 폐탄화수소로부터 수소 생산 연구 = A Study of the Hydrogen Production from Waste Hydrocarbons through Thermodynamic Equilibrium Analysis
저자
공지현 ( Ji-hyeon Gong ) ; 김지은 ( Jee-eun Kim ) ; 김민주 ( Min-ju Kim ) ; 김진희 ( Jin-hee Kim ) ; 전경원 ( Kyung-won Jeon ) ; 장원준 ( Won-jun Jang )
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학술지명
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발행연도
2021
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-주제어
자료형태
학술저널
수록면
702-702(1쪽)
제공처
본 연구에서는 폐탄화수소 중 메테인(CH<sub>4</sub>), 에테인(C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>), 프로페인(C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>), 부테인(C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>)을 선정하여 수소 생산을 위한 수증기 개질 반응에서 열역학적 평형 계산을 수행하였다. 열역학적 평형 계산은 Gibbs 자유에너지 최소화 기법을 이용해 HSC chemistry 6,0 software를 사용하여 계산하였다. 실험에 적용된 변수는 H<sub>2</sub>O/C 비(1.0~3.0), 반응 온도(500~1000℃)이며, 이론적 전환율 및 H<sub>2</sub> 수율, CO 수율, 탄소침적(부반응) 및 H<sub>2</sub>/CO 생성량을 계산하였다. 최적 반응 조건 선정을 위해서는 투입 수증기량, 전환율, 수율, 탄소 침적을 고려하였다. 열역학적 평형 계산 결과, CH<sub>4</sub> 전환율은 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 이를 제외한 알케인계 탄화수소(C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>, C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>, C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>)는 모든 온도에서 과량의 수증기량과 상관없이 100%의 전환율을 나타냈다. H<sub>2</sub> 수율은 온도가 증가함에 따라 증가하였으나 H<sub>2</sub>O/C 비가 2.0 및 3.0일 때 각각 700℃ 및 650℃ 이상의 온도에서 H<sub>2</sub> 수율이 감소하였다. 이는 RWGS(Reverse Water Gas Shift) 반응에 의해 H<sub>2</sub>가 소모되어 나타난 결과이다. 탄소침적은 온도 및 H<sub>2</sub>O/C 비가 증가함에 따라 감소하였다. 그 중 H<sub>2</sub>O/C 비가 2.0 이상인 조건일 때, 모든 온도 범위에서 탄소침적이 나타나지 않았다.
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