바이오메탄 분해 수소생산을 위한 태양열이용 반응기 개발 및 실험

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 태양열을 이용하여 바이오 가스 내의 메탄을 수소와 카본 블랙으로 분해하기 위해 단계적으로 반응기를 개발하고 실험을 수행하였다. 초기 쿼츠가 장착된 직접가열식 반응기를 개발하였으나 카본 침착에 따른 쿼츠 파손이 발생하였다. 이에 단계적 개선을 통해 최종적으로 컴팩트 캐비티가 적용된 원통형의 간접가열식 반응기를 개발하였다. 메탄 분해 시 반응 온도 및 활성화 에너지를 낮추기 위해 두께 9.5 mm인 NiCrAl 메달 폼 지지체에 바인더를 통해 카본 파우더가 코팅된 촉매를 사용하였다. 집광된 태양열을 반응기에 공급하기 위해 헬리오스타트, 블라인드, 접시형 집광기로 구성된 한국에너지기술연구원의 40 kWth 태양로를 사용하였다. 반응기를 이용한 실험을 통해 메탄 유량이 20L/min, 40 L/min일 때 각각 평균 96.7%, 89.0%의 메탄-수소 전환율을 달성하였다.