[go: up one dir, main page]

KR102252636B1 - Hydrogen purification system - Google Patents

Hydrogen purification system Download PDF

Info

Publication number
KR102252636B1
KR102252636B1 KR1020190056107A KR20190056107A KR102252636B1 KR 102252636 B1 KR102252636 B1 KR 102252636B1 KR 1020190056107 A KR1020190056107 A KR 1020190056107A KR 20190056107 A KR20190056107 A KR 20190056107A KR 102252636 B1 KR102252636 B1 KR 102252636B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
pipe
chamber
hydrogen purification
valve
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020190056107A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200131922A (en
Inventor
조수민
이일용
조주형
정문수
김인수
Original Assignee
주식회사 에이아이코리아
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 주식회사 에이아이코리아 filed Critical 주식회사 에이아이코리아
Priority to KR1020190056107A priority Critical patent/KR102252636B1/en
Publication of KR20200131922A publication Critical patent/KR20200131922A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102252636B1 publication Critical patent/KR102252636B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production 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
    • C01B3/34Production 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
    • C01B3/342Production 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 with the aid of electrical means, electromagnetic or mechanical vibrations, or particle radiations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894Processes carried out in the presence of a plasma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0883Methods of cooling by indirect heat exchange
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

수소 정제 시스템을 제공한다. 수소 정제 시스템은 플라즈마를 이용하여 화합물로부터 수소를 개질 처리하며, 캐소드 전극, 애노드 전극, 및 캐소드 및 애노드 전극들 사이에 배치되는 중성 전극을 포함하는 제1 수소 정제 장치, 제1 수소 정제 장치와 연결되어, 촉매를 이용하여 개질 처리된 수소 및 부산물로부터 수소를 정제하며 촉매를 재생시키며, 제1 챔버, 제1 챔버 외측에 배치되는 제1 가열부, 제2 챔버, 제2 챔버 외측에 배치되는 제2 가열부, 제1 수소 정제 장치와 연결되고 제1 및 제2 챔버들 사이를 연결하는 배관들, 및 배관들에 설치되는 복수의 밸브들을 포함하는 제2 수소 정제 장치, 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이에 배치되어 개질 처리된 수소 및 부산물의 온도를 낮추며, 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이를 연결하는 배관 및 배관의 외벽을 감싸며 냉매를 제공하는 냉각부를 포함하는 열 교환기, 및 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이에 배치되어 개질 처리된 수소 및 부산물을 제2 수소 정제 장치로 이동시키는 펌프를 포함한다.Provides a hydrogen purification system. The hydrogen purification system uses plasma to reform hydrogen from a compound, and is connected with a first hydrogen purification device, a first hydrogen purification device including a cathode electrode, an anode electrode, and a neutral electrode disposed between the cathode and anode electrodes. The catalyst is used to purify hydrogen from the reformed hydrogen and by-products and regenerate the catalyst, and the first chamber, the first heating unit disposed outside the first chamber, the second chamber, and the second chamber disposed outside the second chamber. 2 a second hydrogen purification apparatus including a heating unit, a plurality of valves connected to the first hydrogen purification apparatus and connected to the first and second chambers, and a plurality of valves installed in the pipes, the first and second hydrogen A heat exchanger disposed between the purification devices to lower the temperature of the reformed hydrogen and by-products, and including a pipe connecting the first and second hydrogen purification devices, and a cooling unit that surrounds the outer wall of the pipe and provides a refrigerant, and And a pump disposed between the first and second hydrogen purification devices to transfer the reformed hydrogen and by-products to the second hydrogen purification device.

Description

수소 정제 시스템{HYDROGEN PURIFICATION SYSTEM}Hydrogen purification system {HYDROGEN PURIFICATION SYSTEM}

본 발명은 정제 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 수소 정제 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a purification system, and more particularly, to a hydrogen purification system.

연료전지는 수소와 산소의 화학 반응을 이용해 전기를 생산한다. 발전 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않을 뿐만 아니라, 공기가 연료 전지 스택을 통과하는 과정에서 미세 먼지의 99%가 정화된다. 수소는 청정에너지로, 수소를 생산하고 정제하는 시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Fuel cells generate electricity using a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Not only does it not emit carbon dioxide during power generation, but 99% of the fine dust is purified as air passes through the fuel cell stack. Hydrogen is clean energy, and research on a system that produces and purifies hydrogen is being actively conducted.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 고순도의 수소를 효율적으로 생산하고 정제하기 위한 수소 정제 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above-described technical problem, and an object of the present invention is to provide a hydrogen purification system for efficiently producing and purifying high-purity hydrogen.

본 발명의 실시 예에 따른 수소 정제 시스템은, 플라즈마를 이용하여 화합물로부터 수소를 개질 처리하며, 캐소드 전극, 애노드 전극, 및 상기 캐소드 및 애노드 전극들 사이에 배치되는 중성 전극을 포함하는 제1 수소 정제 장치; 상기 제1 수소 정제 장치와 연결되어, 촉매를 이용하여 개질 처리된 수소 및 부산물로부터 수소를 정제하며 상기 촉매를 재생시키며, 제1 챔버, 상기 제1 챔버 외측에 배치되는 제1 가열부, 제2 챔버, 상기 제2 챔버 외측에 배치되는 제2 가열부, 상기 제1 수소 정제 장치와 연결되고 상기 제1 및 제2 챔버들 사이를 연결하는 배관들, 및 상기 배관들에 설치되는 복수의 밸브들을 포함하는 제2 수소 정제 장치; 상기 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이에 배치되어 상기 개질 처리된 수소 및 상기 부산물의 온도를 낮추며, 상기 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이를 연결하는 배관 및 상기 배관의 외벽을 감싸며 냉매를 제공하는 냉각부를 포함하는 열 교환기; 및 상기 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이에 배치되어 상기 개질 처리된 수소 및 상기 부산물을 상기 제2 수소 정제 장치로 이동시키는 펌프를 포함한다.The hydrogen purification system according to an embodiment of the present invention is a first hydrogen purification system including a cathode electrode, an anode electrode, and a neutral electrode disposed between the cathode and anode electrodes, and reforming hydrogen from a compound using plasma. Device; It is connected to the first hydrogen purification apparatus to purify hydrogen from reformed hydrogen and by-products using a catalyst and to regenerate the catalyst, and a first chamber, a first heating unit disposed outside the first chamber, and a second A chamber, a second heating unit disposed outside the second chamber, pipes connected to the first hydrogen purification device and connecting between the first and second chambers, and a plurality of valves installed in the pipes A second hydrogen purification device comprising; It is disposed between the first and second hydrogen purification devices to lower the temperature of the reformed hydrogen and the by-product, and a pipe connecting between the first and second hydrogen purification devices and a refrigerant surrounding the outer wall of the pipe A heat exchanger including a cooling unit that provides a; And a pump disposed between the first and second hydrogen purification devices to transfer the reformed hydrogen and the by-product to the second hydrogen purification device.

일 실시 예에서, 상기 화합물은 메탄(CH4)을 포함하고, 상기 부산물은 CO, CO2, H2O, 및 O2으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the compound includes methane (CH4), and the by-product may include at least one selected from the group consisting of CO, CO2, H2O, and O2.

일 실시 예에서, 상기 제2 수소 정제 장치에서, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 중 하나는 상기 수소를 정제하고 다른 하나는 상기 촉매를 재생할 수 있다.In an embodiment, in the second hydrogen purification apparatus, one of the first chamber and the second chamber may purify the hydrogen and the other may regenerate the catalyst.

본 발명의 실시 예에 따른 수소 정제 시스템은, 플라즈마를 이용하여 화합물로부터 수소를 개질하는 제1 수소 정제 장치; 상기 제1 수소 정제 장치와 연결되어, 촉매를 이용하여 개질 처리된 수소 및 부산물로부터 수소를 정제하며 상기 촉매를 재생시키는 제2 수소 정제 장치; 및 상기 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이에 배치되어 상기 개질 처리된 수소 및 상기 부산물의 온도를 낮추는 냉각부를 포함하는 열 교환기를 포함한다.A hydrogen purification system according to an embodiment of the present invention includes: a first hydrogen purification apparatus for reforming hydrogen from a compound using plasma; A second hydrogen purification device connected to the first hydrogen purification device to purify hydrogen from reformed hydrogen and by-products using a catalyst and to regenerate the catalyst; And a heat exchanger disposed between the first and second hydrogen purification devices and including a cooling unit configured to lower the temperature of the reformed hydrogen and the by-product.

일 실시 예에서, 상기 제2 수소 정제 장치는, 제1 챔버 및 상기 제1 챔버 외측에 배치되는 제1 가열부를 포함하는 제1 정제 유닛; 제2 챔버 및 상기 제2 챔버 외측에 배치되는 제2 가열부를 포함하는 제2 정제 유닛; 상기 제1 수소 정제 장치와 연결되고 상기 제1 및 제2 챔버들 사이를 연결하는 배관들; 및 상기 배관들에 설치되는 복수의 밸브들을 포함하되, 상기 제1 정제 유닛 및 상기 제2 정제 유닛은 동일한 구조를 가질 수 있다.In an embodiment, the second hydrogen purification apparatus includes: a first purification unit including a first chamber and a first heating unit disposed outside the first chamber; A second purification unit including a second chamber and a second heating unit disposed outside the second chamber; Pipes connected to the first hydrogen purification apparatus and connecting between the first and second chambers; And a plurality of valves installed in the pipes, wherein the first purification unit and the second purification unit may have the same structure.

본 발명의 실시 예에 따르면, 고용량의 메탄을 수소로 개질할 수 있으며, 냉각수의 오염 없이 효율적으로 열 교환될 수 있다. 또한, 공정에 필요한 구성이 경제적이며 기존 방식으로의 수소 생산보다 운전 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 불순물 대비 수소 순도 및 수율을 향상시킬 수 있어 생산성 향상에 기여할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, methane having a high capacity can be reformed into hydrogen, and heat exchange can be efficiently performed without contamination of cooling water. In addition, the configuration required for the process is economical, and operation costs are reduced compared to hydrogen production in the conventional method, and hydrogen purity and yield compared to impurities can be improved, thereby contributing to productivity improvement.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수소 정제 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수소 정제 시스템의 제1 수소 정제 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 수소 정제 시스템의 제2 수소 정제 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 제2 수소 정제 장치를 이용하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
1 is a schematic diagram illustrating a hydrogen purification system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a first hydrogen purification apparatus of the hydrogen purification system shown in FIG. 1.
3 is a view for explaining a second hydrogen purification apparatus of the hydrogen purification system shown in FIG. 1.
4 and 5 are diagrams for explaining a process of using the second hydrogen purification apparatus shown in FIG. 3.

이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail to the extent that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention can easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수소 정제 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a hydrogen purification system according to an embodiment of the present invention.

수소 정제 시스템(1000)은 제1 수소 정제 장치(100) 및 제2 수소 정제 장치(200)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 수소 정제 시스템(1000)은 LNG(Liquerfied Natural Gas)의 주성분인 메탄(CH4)으로부터 수소를 정제하는 시스템(1000)일 수 있다.The hydrogen purification system 1000 may include a first hydrogen purification device 100 and a second hydrogen purification device 200. The hydrogen purification system 1000 according to embodiments of the present invention may be a system 1000 that purifies hydrogen from methane (CH4), which is a main component of Liquerfied Natural Gas (LNG).

제1 수소 정제 장치(100)는 메탄을 플라즈마를 이용하여 분해하여 개질 처리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 수소 정제 장치(100)는 아르곤(Ar)을 점화 가스로 사용하고 수증기(H2O)를 소스로 사용하는 플라즈마 장치일 수 있다. 제1 수소 정제 장치(100)를 이용하여 메탄으로 플라즈마를 가하면, 하기의 화학식 1과 같이 화학적 변화가 발생될 수 있다.The first hydrogen purification apparatus 100 may decompose methane using plasma and perform reforming treatment. According to an embodiment, the first hydrogen purification apparatus 100 may be a plasma apparatus using argon (Ar) as an ignition gas and water vapor (H2O) as a source. When plasma is applied with methane using the first hydrogen purification apparatus 100, a chemical change may occur as shown in Formula 1 below.

Figure 112019048999496-pat00001
Figure 112019048999496-pat00001

화학식 1에서 보는 바와 같이, 메탄 분자 하나가 물 분자 하나와 반응하여, 일산화탄소 분자 하나와 세 개의 수소 분자를 발생시킬 수 있다.As shown in Formula 1, one molecule of methane can react with one molecule of water to generate one molecule of carbon monoxide and three molecules of hydrogen.

도 2는 도 1에 도시된 수소 정제 시스템의 제1 수소 정제 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 제1 수소 정제 장치(100)는 챔버(110), 캐소드 전극(120), 애노드 전극(130), 및 중성 전극(140)을 포함할 수 있다.FIG. 2 is a diagram illustrating a first hydrogen purification apparatus of the hydrogen purification system shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the first hydrogen purification apparatus 100 may include a chamber 110, a cathode electrode 120, an anode electrode 130, and a neutral electrode 140.

챔버(110)는 5Nm3/hr (88.33LPM)의 가스를 처리할 수 있는 크기 및 성능을 가져, 고용량의 메탄을 수소로 개질할 수 있다. 캐소드 전극(120), 애노드 전극(130), 및 중성 전극(140)은 챔버(110) 내에 배치될 수 있다.The chamber 110 has a size and performance capable of processing a gas of 5Nm3/hr (88.33LPM), and can convert high-capacity methane into hydrogen. The cathode electrode 120, the anode electrode 130, and the neutral electrode 140 may be disposed in the chamber 110.

캐소드 전극(120) 및 애노드 전극(130)은 서로 마주하며, 중성 전극(140)에 의해 서로 이격되어 절연될 수 있다. 캐소드 전극(120)은 애노드 전극(130)에 인접한 일 단부가 뾰족한 구조를 가질 수 있다. 애노드 전극(130)은 내부에 관통 홀을 가지며, 애노드 전극(130)의 관통 홀은 캐소드 전극(120)의 일 단부에 대응하도록 위치할 수 있다. 애노드 전극(130)의 관통 홀은 캐소드 전극(120)과 멀어질수록 작아지는 구조를 가질 수 있다.The cathode electrode 120 and the anode electrode 130 face each other, and may be insulated by being spaced apart from each other by the neutral electrode 140. The cathode electrode 120 may have a sharp structure at one end adjacent to the anode electrode 130. The anode electrode 130 has a through hole therein, and the through hole of the anode electrode 130 may be positioned to correspond to one end of the cathode electrode 120. The through hole of the anode electrode 130 may have a structure that decreases as the distance from the cathode electrode 120 increases.

중성 전극(140)은 절연물질을 포함하는 전극으로써 플라즈마 생성 시 아크(arc)가 발생되는 부분일 수 있다. 일 예로, 중성 전극(140)은 질화 붕소(boron nitride) 및 질화 알루미늄(aluminum nitride)을 포함할 수 있다.The neutral electrode 140 is an electrode including an insulating material and may be a portion where an arc is generated when plasma is generated. For example, the neutral electrode 140 may include boron nitride and aluminum nitride.

캐소드 전극(120) 및 애노드 전극(130)에 각각 소정의 전압을 인가하고 아르곤과 같은 점화 가스를 주입하면, 중성 전극(140)에서 아크가 발생되고 소스로부터 수증기가 제공되어 화학식 1과 같은 반응이 제1 수소 정제 장치(100) 내에서 발생될 수 있다.When a predetermined voltage is applied to each of the cathode electrode 120 and the anode electrode 130 and an ignition gas such as argon is injected, an arc is generated in the neutral electrode 140 and water vapor is provided from the source, resulting in a reaction as shown in Formula 1 It may be generated in the first hydrogen purification device 100.

다시 도 1을 참조하면, 메탄이 제1 수소 정제 장치(100)를 통과하면 화학식 1에서 보는 바와 같이 CO 및 H2로 분해될 수 있다. H2는 연료로 사용되지만 CO, CO2, H2O, 및 O2와 같은 물질은 반응 부산물로서 정제되어야 하는 물질이다. 반응 부산물을 정제하기 위하여 제2 수소 정제 장치(200)를 이용할 수 있다.Referring back to FIG. 1, when methane passes through the first hydrogen purification apparatus 100, it may be decomposed into CO and H2 as shown in Chemical Formula 1. H2 is used as a fuel, but substances such as CO, CO2, H2O, and O2 are substances that must be purified as reaction by-products. The second hydrogen purification apparatus 200 may be used to purify the reaction by-product.

일 실시 예에 따르면, 제1 수소 정제 장치(100)를 통과한 물질들은 고온 상태인데 제2 수소 정제 장치(200)로 유입 시 냉각되어 실온 상태로 유입되어야 하기 때문에, 본 실시 예에 따른 수소 정제 시스템(1000)은 제1 수소 정제 장치(100) 및 제2 수소 정제 장치(200) 사이에 열 교환기(HE)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the materials that have passed through the first hydrogen purification device 100 are in a high temperature state, but when flowing into the second hydrogen purification device 200, they must be cooled and introduced to a room temperature. The system 1000 may further include a heat exchanger (HE) between the first hydrogen purification device 100 and the second hydrogen purification device 200.

열 교환기(HE)는 제1 수소 정제 장치(100)로부터 고온의 물질이 유입되는 배관과, 배관의 외벽을 감싸며 냉각수를 제공하는 냉각부를 포함할 수 있다. 제1 수소 정제 장치(100)를 통과한 고온 상태의 물질과 냉각부의 냉각수는 서로 접촉하지 않고, 제1 수소 정제 장치(100)를 통과한 고온 상태의 물질은 배관 내부를 흐르고, 배관 내부를 흐르는 동안 배관의 외벽에 배치된 냉각부에서 냉각수와 같은 냉매를 흘려 보냄으로써 제1 수소 정제 장치(100)를 통해 배출된 물질의 온도를 실온까지 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 냉각수의 오염 없이 효율적으로 열 교환될 수 있다.The heat exchanger (HE) may include a pipe through which a high-temperature material flows from the first hydrogen purification device 100 and a cooling unit that surrounds an outer wall of the pipe and provides cooling water. The material in the high temperature state that has passed through the first hydrogen purification device 100 and the coolant in the cooling unit do not contact each other, and the material in the high temperature state that has passed through the first hydrogen purification device 100 flows inside the pipe and flows through the pipe. The temperature of the material discharged through the first hydrogen purification apparatus 100 may be reduced to room temperature by flowing a refrigerant such as cooling water from a cooling unit disposed on the outer wall of the pipe during the period. Therefore, heat exchange can be efficiently performed without contamination of the cooling water.

일 실시 예에 따르면, 수소 정제 시스템(1000)은 제1 수소 정제 장치(100)로부터 제2 수소 정제 장치(200)로 목적하는 H2뿐만 아니라 CO, CO2, H2O, 및 O2와 같은 물질은 반응 부산물을 이동시키기 위하여 펌프(PP)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 펌프(PP)는 제1 수소 정제 장치(100) 및 제2 수소 정제 장치(200) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로, 펌프(PP)는 제2 수소 정제 장치(200)의 일 측과 연결되도록 배치될 수 있다.According to an embodiment, in the hydrogen purification system 1000, substances such as CO, CO2, H2O, and O2 as well as the target H2 from the first hydrogen purification device 100 to the second hydrogen purification device 200 are reaction by-products. It may further include a pump (PP) to move. For example, the pump PP may be disposed between the first hydrogen purification device 100 and the second hydrogen purification device 200. As another example, the pump PP may be disposed to be connected to one side of the second hydrogen purification apparatus 200.

도 3은 도 1에 도시된 수소 정제 시스템의 제2 수소 정제 장치를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a second hydrogen purification apparatus of the hydrogen purification system shown in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 제2 수소 정제 장치(200)는 유입된 H2, CO, CO2, H2O, 및 O2중에서, H2만 선택적으로 배출시키기 위한 장치일 수 있다.Referring to FIG. 3, the second hydrogen purification apparatus 200 may be a device for selectively discharging only H2 from among introduced H2, CO, CO2, H2O, and O2.

제2 수소 정제 장치(200)는 복수의 정제 유닛들(210, 220)을 포함할 수 있다. 설명의 용이함을 위해, 제2 수소 정제 장치(200)는 제1 정제 유닛(210) 및 제2 정제 유닛(220)을 포함할 수 있으며, 본 발명에서는 제2 수소 정제 장치(200)의 정제 유닛들의 수량을 이로 한정하지 않는다.The second hydrogen purification apparatus 200 may include a plurality of purification units 210 and 220. For ease of explanation, the second hydrogen purification device 200 may include a first purification unit 210 and a second purification unit 220, and in the present invention, the purification unit of the second hydrogen purification device 200 The number of fields is not limited to this.

제1 정제 유닛(210)은 제1 챔버(CH1) 및 제1 챔버(CH1) 외측에 배치되는 제1 가열부(HT1)를 포함할 수 있다. 제2 정제 유닛(220)은 제2 챔버(CH2) 및 제2 챔버(CH2) 외측에 배치되는 제2 가열부(HT2)를 포함할 수 있다. 제1 정제 유닛(210) 및 제2 정제 유닛(220)은 서로 동일한 구조를 가질 수 있다.The first purification unit 210 may include a first chamber CH1 and a first heating unit HT1 disposed outside the first chamber CH1. The second purification unit 220 may include a second chamber CH2 and a second heating unit HT2 disposed outside the second chamber CH2. The first and second purification units 210 and 220 may have the same structure.

제1 챔버(CH1) 및 제2 챔버(CH2) 각각을 연결하거나 제1 챔버(CH1) 및 제2 챔버(CH2) 사이를 연결하는 배관들을 더 포함할 수 있다. 배관들 각각에는 배관들을 개폐하는 밸브들이 각각 설치될 수 있다.It may further include pipes connecting each of the first chamber CH1 and the second chamber CH2 or connecting the first chamber CH1 and the second chamber CH2. Valves for opening and closing the pipes may be installed in each of the pipes.

배관들(IL, P1, P2, P3, P4, P5, P6, OL)은 제1 수소 정제 장치(100)와 연결되어 H2, CO, CO2, H2O, 및 O2와 같은 물질을 받는 유입 배관(IL), 유입 배관(IL)과 제1 정제 유닛(210) 및 제2 정제 유닛(220) 각각으로 연결되는 제1 배관(P1), 제1 배관(P1) 사이를 연결하는 제2 배관(P2), 제2 배관(P2)으로부터 분기되는 제3 배관(P3), 제2 수소 정제 장치(200)로부터 정제된 가스가 배출되는 배출 배관(OL), 제1 정제 유닛(210) 및 제2 정제 유닛(220)과 연결되고 배출 배관(OL)과 연결되는 제4 배관(P4), 제4 배관(P4) 사이를 연결하는 제5 배관(P5), 배출 배관(OL) 및 제5 배관(P5)과 연결되는 제6 배관(P6)을 포함할 수 있다.The pipes (IL, P1, P2, P3, P4, P5, P6, OL) are connected to the first hydrogen purification device 100 to receive materials such as H2, CO, CO2, H2O, and O2. ), the inlet pipe IL, the first pipe P1 connected to each of the first purification unit 210 and the second purification unit 220, and a second pipe P2 connecting between the first pipe P1 , A third pipe (P3) branching from the second pipe (P2), a discharge pipe (OL) through which the gas purified from the second hydrogen purification device 200 is discharged, the first purification unit 210 and the second purification unit The fourth pipe (P4) connected to 220 and connected to the discharge pipe (OL), the fifth pipe (P5) connecting the fourth pipe (P4), the discharge pipe (OL), and the fifth pipe (P5) It may include a sixth pipe (P6) connected to.

밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10)은 제1 배관(P1)에 설치되는 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2), 제2 배관(P2)에 설치되는 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4), 제4 배관(P4)에 설치되는 제5 밸브(V5) 및 제6 밸브(V6), 제5 배관(P5)에 설치되는 제7 밸브(V7) 및 제8 밸브(V8), 그리고, 제6 배관(P6)에 설치되는 제9 밸브(V9) 및 제10 밸브(V10)를 포함할 수 있다.Valves (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10) are the first valve (V1) and the second valve (V2) installed in the first pipe (P1), the second pipe In the third valve (V3) and fourth valve (V4) installed in (P2), the fifth valve (V5) and sixth valve (V6) installed in the fourth pipe (P4), and the fifth pipe (P5). It may include a seventh valve V7 and an eighth valve V8 installed, and a ninth valve V9 and a tenth valve V10 installed in the sixth pipe P6.

유입 배관(IL)은 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2) 사이를 연결하고, 제3 밸브(V3)는 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4) 사이를 연결하고, 배출 배관(OL)은 제5 밸브(V5) 및 제6 밸브(V6) 사이를 연결하고, 제5 배관(P5) 및 제6 배관(P6)을 연결하는 배관은 제5 배관(P5)에서 제7 밸브(V7) 및 제8 밸브(V8) 사이를 연결하고 제6 배관(P6)에서 제9 밸브(V9) 및 제10 밸브(V10) 사이를 연결할 수 있다.The inlet pipe (IL) connects between the first valve (V1) and the second valve (V2), and the third valve (V3) connects between the third valve (V3) and the fourth valve (V4), and discharges The pipe OL connects between the fifth valve V5 and the sixth valve V6, and the pipe connecting the fifth pipe P5 and the sixth pipe P6 is the fifth pipe P5 to the seventh pipe. The valve V7 and the eighth valve V8 may be connected, and the sixth pipe P6 may be connected between the ninth valve V9 and the tenth valve V10.

일 실시 예에 따르면, 정제 유닛들(210, 220) 각각은 제1 수소 정제 장치(100)에서 개질 처리된 물질을 제공 받아 촉매를 이용하여 물질 내 H2를 정제하는 기능 또는 정제하는 동안 사용되는 촉매를 재생시키는 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.According to an embodiment, each of the purification units 210 and 220 receives a reformed material from the first hydrogen purification device 100 and uses a catalyst to purify H2 in the material or a catalyst used during purification. At least one of the functions of reproducing may be performed.

도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 제2 수소 정제 장치를 이용하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.4 and 5 are diagrams for explaining a process of using the second hydrogen purification apparatus shown in FIG. 3.

도 4에 도시된 바와 같이 제1 정제 유닛(210)이 정제의 기능을 수행하는 경우, 제1 밸브(V1)를 온(on)하여, 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3) 각각을 오프(off)하여, 제1 수소 정제 장치(100)로부터 제공된 물질을 제1 챔버(CH1)으로 제공할 수 있다. 제1 챔버(CH1)로 촉매가 제공되고, 촉매는 수소 가스 중에 부산물과 결합하여 수소 가스를 정제할 수 있다. 예컨대, 촉매는 니켈(Ni) 및 M/S을 포함하며, 제1 정제 유닛(210)에 유입된 CO, CO2, H2O, 및 O2과 결합하여, H2를 정제시킬 수 있다. CO, CO2, H2O, 및 O2은 하기의 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4, 및 화학식 5에서 도시된 바와 같이 Ni 및 M/S와 결합될 수 있다.As shown in FIG. 4, when the first purification unit 210 performs the function of purification, the first valve V1 is turned on, and the second valve V2 and the third valve V3 are respectively By off, the material provided from the first hydrogen purification apparatus 100 may be provided to the first chamber CH1. A catalyst is provided to the first chamber CH1, and the catalyst may be combined with a by-product in the hydrogen gas to purify the hydrogen gas. For example, the catalyst includes nickel (Ni) and M/S, and may be combined with CO, CO2, H2O, and O2 introduced into the first purification unit 210 to purify H2. CO, CO2, H2O, and O2 may be combined with Ni and M/S as shown in Formula 2, Formula 3, Formula 4, and Formula 5 below.

Figure 112019048999496-pat00002
Figure 112019048999496-pat00002

Figure 112019048999496-pat00003
Figure 112019048999496-pat00003

Figure 112019048999496-pat00004
Figure 112019048999496-pat00004

Figure 112019048999496-pat00005
Figure 112019048999496-pat00005

제1 챔버(CH1)로부터 정제된 가스, 즉, 99.999% 순도의 수소 가스가 배출 배관(OL)을 통해 배출되는데, 제5 밸브(V5)는 온 하고 제6 밸브(V6) 및 제7 밸브(V7) 각각은 오프할 수 있다. 제1 정제 유닛(210)이 정제의 기능을 수행하는 동안 제4 밸브(V4), 제8 밸브(V8), 및 제10 밸브(V10)의 상태는 제1 정제 유닛(210)에 영향을 미치지 않을 수 있다. 이때, 제1 가열부(HT1)가 오프된 상태로 실온 상태일 수 있다.Gas purified from the first chamber CH1, that is, hydrogen gas of 99.999% purity, is discharged through the discharge pipe OL, the fifth valve V5 is turned on, and the sixth valve V6 and the seventh valve ( V7) Each can be turned off. While the first purification unit 210 performs the function of purification, the states of the fourth valve V4, the eighth valve V8, and the tenth valve V10 do not affect the first purification unit 210. I can't. In this case, the first heating unit HT1 may be turned off and may be in a room temperature state.

제1 정제 유닛(210)이 정제의 기능을 수행하는 동안 제2 정제 유닛(220)은 재생의 기능을 수행할 수 있다. 이 경우, 제10 밸브(V10)를 온하고 제9 밸브(V9)를 오프하며, 제8 밸브(V8)를 온하고 제7 밸브(V7)를 오프하여, 제6 배관(P6) 및 제5 배관(P5)을 순차적으로 지나는 수소 가스를 제2 챔버(CH2)로 제공하며 이때, 제2 가열부(HT2)가 온 상태로써 250℃의 고온 상태일 수 있다. 이로써, 제2 챔버(CH2)에서는 촉매가 재생될 수 있다. NiO은 H2와 결합하여, Ni으로 환원되며, M/S-H2O, 및 M/S-CO2는 고온에서 H2O 및 CO2가 분리되어 M/S로 변환될 수 있다. 하기의 화학식 6, 화학식 7, 및 화학식 8을 참조한다.While the first purification unit 210 performs a purification function, the second purification unit 220 may perform a regeneration function. In this case, the tenth valve V10 is turned on, the ninth valve V9 is turned off, the eighth valve V8 is turned on and the seventh valve V7 is turned off, Hydrogen gas sequentially passing through the pipe P5 is provided to the second chamber CH2, and in this case, the second heating unit HT2 is turned on and may be in a high temperature state of 250°C. Accordingly, the catalyst may be regenerated in the second chamber CH2. NiO combines with H2 and is reduced to Ni, and M/S-H2O and M/S-CO2 can be converted into M/S by separating H2O and CO2 at high temperature. See Formula 6, Formula 7, and Formula 8 below.

Figure 112019048999496-pat00006
Figure 112019048999496-pat00006

Figure 112019048999496-pat00007
Figure 112019048999496-pat00007

Figure 112019048999496-pat00008
Figure 112019048999496-pat00008

제2 챔버(CH2)에서 재생된 촉매는 제4 밸브(V4)를 온하고 제3 밸브(V3)를 오프하여 제2 배관(P2) 및 제3 배관(P3)을 통해 외부로 배출되어, 재사용될 수 있다.The catalyst regenerated in the second chamber (CH2) is discharged to the outside through the second pipe (P2) and the third pipe (P3) by turning on the fourth valve (V4) and turning off the third valve (V3), and reused. Can be.

도 5에 도시된 바와 같이 제1 정제 유닛(210)이 재생의 기능을 수행하는 경우, 제1 밸브(V1)를 오프하여, 유입 배관(IL)과 연결을 차단하고, 제10 밸브(V10)를 온하고, 제9 밸브(V9)를 오프하여, 주입된 수소 가스를 제5 배관(P5)으로 보내고, 제7 밸브(V7)를 온하고 제8 밸브(V8) 및 제5 밸브(V5)를 오프하여 제5 배관(P5)을 통해 제1 챔버(CH1)로 제공할 수 있다. 이 경우, 제1 가열부(HT1)는 온 상태이며, 250℃의 고온 상태일 수 있다. 제1 정제 유닛(210)에서는 화학식 6, 화학식 7, 및 화학식 8에서 설명된 것과 같은 반응이 일어나, 제4 밸브(V4)를 오프하여 제3 배관(P3)을 통해 촉매가 배출될 수 있다.As shown in FIG. 5, when the first purification unit 210 performs the function of regeneration, the first valve V1 is turned off to cut off the connection with the inlet pipe IL, and the tenth valve V10 Is turned on, the ninth valve (V9) is turned off, the injected hydrogen gas is sent to the fifth pipe (P5), the seventh valve (V7) is turned on, and the eighth valve (V8) and the fifth valve (V5) May be provided to the first chamber CH1 through the fifth pipe P5. In this case, the first heating unit HT1 is in an on state and may be in a high temperature state of 250°C. In the first purification unit 210, a reaction as described in Formula 6, Formula 7, and Formula 8 may occur, and the fourth valve V4 may be turned off to discharge the catalyst through the third pipe P3.

제1 정제 유닛(210)이 재생의 기능을 수행하는 동안 제2 정제 유닛(220)은 정제의 기능을 수행할 수 있다. 이 경우, 제1 밸브(V1) 및 제4 밸브(V4)를 오프하고, 제2 밸브(V2)를 온하여 유입 배관(IL)과 제2 챔버(CH2)를 연통시킬 수 있다. 제2 가열부(HT2)는 오프 상태로 제2 챔버(CH2)는 실온 상태일 수 있다. 제2 챔버(CH2)에서는 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3, 및 화학식 4의 반응이 일어나 정제된 수소 가스가 배출 배관(OL)을 통해 배출될 수 있다. 이를 위해, 제8 밸브(V8) 및 제5 밸브(V5) 각각은 오프 상태이고, 제6 밸브(V6)는 온 상태일 수 있다.While the first purification unit 210 performs a regeneration function, the second purification unit 220 may perform a purification function. In this case, the first valve V1 and the fourth valve V4 are turned off, and the second valve V2 is turned on to communicate the inlet pipe IL and the second chamber CH2. The second heating unit HT2 may be in an off state and the second chamber CH2 may be in a room temperature state. In the second chamber CH2, the reaction of Chemical Formula 1, Chemical Formula 2, Chemical Formula 3, and Chemical Formula 4 may occur and purified hydrogen gas may be discharged through the discharge pipe OL. To this end, each of the eighth valve V8 and the fifth valve V5 may be in an off state, and the sixth valve V6 may be in an on state.

전술한 바와 같이, 제1 정제 유닛(210) 및 제2 정제 유닛(220)이 동일한 구조를 가짐으로써, 정제 기능 또는 재생 기능을 유동적으로 수행할 수 있어, 공정을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.As described above, since the first purification unit 210 and the second purification unit 220 have the same structure, the purification function or the regeneration function can be performed flexibly, so that the process can be performed more efficiently.

이와 같이 제1 수소 정제 장치(100) 및 제2 수소 정제 장치(200)를 이용하여 개질, 분리, 및 제거 공정을 수행하여 고순도(99.999%)의 수소 가스를 획득함으로써, 수성 가스 전이(water gas shift) 반응 공정 및 압력 순환 흡착(pressure swig absorption) 등의 후단 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 공정에 필요한 구성이 경제적이며 기존 방식으로의 수소 생산보다 운전 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 불순물 대비 수소 순도 및 수율을 향상시킬 수 있어 생산성 향상에 기여할 수 있다.As described above, reforming, separation, and removal processes are performed using the first hydrogen purification apparatus 100 and the second hydrogen purification apparatus 200 to obtain high purity (99.999%) hydrogen gas, thereby obtaining a water gas transition (water gas). It is possible to omit post-stage processes such as shift) reaction process and pressure swig absorption. Accordingly, the configuration required for the process is economical and not only reduces operating costs compared to hydrogen production in the conventional method, but also improves the purity and yield of hydrogen relative to impurities, thereby contributing to productivity improvement.

상술한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술한 실시 예들 이외에도, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.The above-described contents are specific examples for carrying out the present invention. In addition to the above-described embodiments, the present invention will include simple design changes or embodiments that can be easily changed. In addition, the present invention will also include techniques that can be easily modified and implemented using the embodiments. Therefore, the scope of the present invention is limited to the above-described embodiments and should not be defined, and should be determined by the claims and equivalents of the present invention as well as the claims to be described later.

1000: 수소 정제 시스템
100: 제1 수소 정제 장치
200: 제2 수소 정제 장치
HE: 열 교환기
PP: 펌프
110: 챔버
120: 캐소드 전극
130: 애노드 전극
140: 중성 전극
210: 제1 정제 유닛
220: 제2 정제 유닛
CH1, CH2: 챔버
HT1, HT2: 가열부
IL, OL, P1, P2, P3, P4, P5, P6: 배관
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10: 밸브
1000: hydrogen purification system
100: first hydrogen purification device
200: second hydrogen purification device
HE: heat exchanger
PP: pump
110: chamber
120: cathode electrode
130: anode electrode
140: neutral electrode
210: first purification unit
220: second purification unit
CH1, CH2: chamber
HT1, HT2: heating part
IL, OL, P1, P2, P3, P4, P5, P6: piping
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10: valve

Claims (5)

플라즈마를 이용하여 화합물로부터 수소를 개질 처리하며, 일 단부가 뾰족한 구조를 가지는 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극의 일 단부에 대응되는 위치에 상기 캐소드 전극과 멀어질수록 작아지는 구조를 가지는 관통홀을 구비하되 상기 캐소드 전극과 이격되어 배치되는 애노드 전극, 상기 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극 사이에 배치되는 중성 전극을 포함하는 제1 수소 정제 장치;
상기 제1 수소 정제 장치와 연결되어, 촉매를 이용하여 개질 처리된 수소 및 부산물로부터 수소를 정제하며 상기 촉매를 재생시키며, 제1 챔버, 상기 제1 챔버 외측에 배치되는 제1 가열부, 제2 챔버, 상기 제2 챔버 외측에 배치되는 제2 가열부, 상기 제1 수소 정제 장치와 연결되고 상기 제1 및 제2 챔버들 사이를 연결하는 배관들, 및 상기 배관들에 설치되는 복수의 밸브들을 포함하는 제2 수소 정제 장치;
상기 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이에 배치되어 상기 개질 처리된 수소 및 상기 부산물의 온도를 낮추며, 상기 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이를 연결하는 배관 및 상기 배관의 외벽을 감싸며 냉매를 제공하는 냉각부를 포함하는 열 교환기; 및
상기 제1 및 제2 수소 정제 장치들 사이에 배치되어 상기 개질 처리된 수소 및 상기 부산물을 상기 제2 수소 정제 장치로 이동시키는 펌프;를 포함하고,
상기 제2 수소 정제 장치는,
제1 챔버 및 상기 제1 챔버로 열을 제공하는 제1 가열부를 포함하는 제1 정제 유닛;
상기 제1 정제 유닛과 이격되어 배치되고, 제2 챔버 및 상기 제2 챔버로 열을 제공하는 제2 가열부를 포함하는 제2 정제 유닛;
상기 제1 및 제2 챔버들 중 적어도 하나로 공정 가스를 제공하는 유입 배관;
상기 유입 배관과 상기 제1 및 제2 챔버들과 연결된 제1 배관;
상기 제1 배관에 연결되는 제2 배관;
상기 제2 배관에 연결되는 제3 배관;
상기 제1 및 제2 챔버들 중 적어도 하나로부터 정제된 수소를 배출하는 배출 배관;
상기 배출 배관과 상기 제1 및 제2 챔버들과 연결되는 제4 배관;
상기 제4 배관에 연결되는 제5 배관;
상기 배출 배관, 상기 제4 및 제5 배관들 각각과 연결되는 제6 배관;
상기 제1 배관에 설치되며 상기 유입 배관에 의해 이격되는 제1 밸브 및 제2 밸브;
상기 제2 배관에 설치되며 상기 제3 배관에 의해 이격되는 제3 밸브 및 제4 밸브;
상기 제4 배관에 설치되며 상기 배출 배관에 의해 이격되는 제5 밸브 및 제6 밸브;
상기 제5 배관에 설치되며 상기 제6 배관에 의해 이격되는 제7 밸브 및 제8 밸브; 및
상기 제6 배관에 설치되며 상기 제5 배관에 의해 이격되는 제9 밸브 및 제10 밸브를 포함하는 수소 정제 시스템.
Hydrogen is reformed from the compound using plasma, and a cathode electrode having a sharp structure at one end, and a through hole having a structure that decreases as the distance from the cathode electrode increases at a position corresponding to one end of the cathode electrode. A first hydrogen purification apparatus including an anode electrode disposed to be spaced apart from the cathode electrode, a neutral electrode disposed between the cathode electrode and the anode electrode;
It is connected to the first hydrogen purification device to purify hydrogen from reformed hydrogen and by-products using a catalyst and to regenerate the catalyst, and a first chamber, a first heating unit disposed outside the first chamber, and a second A chamber, a second heating unit disposed outside the second chamber, pipes connected to the first hydrogen purification device and connecting between the first and second chambers, and a plurality of valves installed in the pipes A second hydrogen purification device comprising;
It is disposed between the first and second hydrogen purification devices to lower the temperature of the reformed hydrogen and the by-product, and a pipe connecting between the first and second hydrogen purification devices and a refrigerant surrounding the outer wall of the pipe A heat exchanger including a cooling unit providing a; And
A pump disposed between the first and second hydrogen purification devices to move the reformed hydrogen and the by-product to the second hydrogen purification device,
The second hydrogen purification device,
A first purification unit including a first chamber and a first heating unit providing heat to the first chamber;
A second purification unit disposed to be spaced apart from the first purification unit and including a second chamber and a second heating unit providing heat to the second chamber;
An inlet pipe for providing a process gas to at least one of the first and second chambers;
A first pipe connected to the inlet pipe and the first and second chambers;
A second pipe connected to the first pipe;
A third pipe connected to the second pipe;
A discharge pipe for discharging purified hydrogen from at least one of the first and second chambers;
A fourth pipe connected to the discharge pipe and the first and second chambers;
A fifth pipe connected to the fourth pipe;
A sixth pipe connected to each of the discharge pipe and the fourth and fifth pipes;
A first valve and a second valve installed in the first pipe and spaced apart by the inlet pipe;
A third valve and a fourth valve installed in the second pipe and spaced apart by the third pipe;
A fifth valve and a sixth valve installed in the fourth pipe and spaced apart by the discharge pipe;
A seventh valve and an eighth valve installed in the fifth pipe and spaced apart by the sixth pipe; And
A hydrogen purification system including a ninth valve and a tenth valve installed in the sixth pipe and spaced apart by the fifth pipe.
제1항에 있어서,
상기 화합물은 메탄(CH4)을 포함하고,
상기 부산물은 CO, CO2, H2O, 및 O2으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 수소 정제 시스템.
The method of claim 1,
The compound includes methane (CH 4 ),
The by-product is a hydrogen purification system comprising at least one selected from the group consisting of CO, CO 2 , H 2 O, and O 2.
제1항에 있어서,
상기 제2 수소 정제 장치에서, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 중 하나는 상기 수소를 정제하고 다른 하나는 상기 촉매를 재생하는 수소 정제 시스템.
The method of claim 1,
In the second hydrogen purification apparatus, one of the first chamber and the second chamber purifies the hydrogen and the other regenerates the catalyst.
삭제delete 삭제delete
KR1020190056107A 2019-05-14 2019-05-14 Hydrogen purification system Active KR102252636B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190056107A KR102252636B1 (en) 2019-05-14 2019-05-14 Hydrogen purification system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190056107A KR102252636B1 (en) 2019-05-14 2019-05-14 Hydrogen purification system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200131922A KR20200131922A (en) 2020-11-25
KR102252636B1 true KR102252636B1 (en) 2021-05-18

Family

ID=73645265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190056107A Active KR102252636B1 (en) 2019-05-14 2019-05-14 Hydrogen purification system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102252636B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226201A (en) * 2001-01-29 2002-08-14 Takeshi Hatanaka Production method for hydrogen and apparatus therefor
JP2017087108A (en) * 2015-11-05 2017-05-25 大陽日酸株式会社 Hydrogen gas purification system and hydrogen gas purification method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112015004824A2 (en) * 2012-09-05 2017-07-04 Powerdyne Inc method to produce a combustible fluid

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226201A (en) * 2001-01-29 2002-08-14 Takeshi Hatanaka Production method for hydrogen and apparatus therefor
JP2017087108A (en) * 2015-11-05 2017-05-25 大陽日酸株式会社 Hydrogen gas purification system and hydrogen gas purification method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200131922A (en) 2020-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6584499B2 (en) Electrolysis method and electrolysis apparatus using recirculating cleaning medium
JP7515120B2 (en) Electrochemical device and hydrogen generation method
KR102262103B1 (en) Reformer system including plasma apparatus
US20140332405A1 (en) Hydrogen production process with carbon dioxide recovery
US20190084833A1 (en) Production of liquid hydrocarbons, biofuels and uncontaminated co2 from gaseous feedstock
KR20230124958A (en) Conversion of carbon dioxide and water to synthesis gas for the production of methanol and hydrocarbon products
US20130130134A1 (en) Solid oxide fuel cell steam reforming power system
KR20230090291A (en) High-Purity Hydrogen Production System Using Water Electrolytic Waste Heat
KR101243767B1 (en) Hydrogen production system for pemfc
KR102252636B1 (en) Hydrogen purification system
JP2015227257A (en) Hydrogen supply system
KR102257491B1 (en) Valve system
CN117586098A (en) Method and apparatus for producing methanol and synthesis gas
JPH11176462A (en) Peak cut type fuel cell system
JP7197374B2 (en) Hydrogen production system
JP4165818B2 (en) Hydrogen production hybrid system
JP2016184550A (en) Gas manufacturing apparatus
WO2013061040A2 (en) Gas-to-liquid technology
JP2025001678A (en) Olefin compound manufacturing equipment
KR20240042837A (en) Energy supply system for mobile using waste heat and operating method thereof
WO2024013968A1 (en) Methane synthesis system
JP7220429B2 (en) Hydrogen production device and hydrogen production method
JP2023141390A (en) Manufacturing apparatus of carbon valuable, manufacturing method of carbon valuable, manufacturing system of carbon valuable and manufacturing system of polymer
KR20230069682A (en) Hydrogen reforming system
JP2000348750A (en) Fuel cell power generator

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20190514

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200921

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20201201

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210504

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210511

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210511

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration