수증기 플라즈마를 이용한 DME 개질의 최적화 방안 연구
Optimization of DME reforming Using Steam Plasma
- 주제(키워드) Microwave plasma torch , DME reforming , Gasfication analysis , Reforming Optimization
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이주연
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 산업공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000028843
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
오늘날 세계 에너지 시장에서는 친환경 에너지에 주목하고 있다. 수소 에너지는 미래의 청정에너지원이며 무공해 에너지원 중 하나이다. 특히 수소를 이용한 연료전지 방식은 재생에너지의 유연성을 높여주고 장기간 에너지 저장 및 변환이 가능해서 화석 자원의 사용에 따른 환경문제와 자원의 고갈로 인한 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 2.45 GHz의 전자파플라즈마 토치를 사용하여 청정 연료인 DME를 개질하여 수소를 생산하는 방안에 주목하였다. 개질반응이 이루어지는 가스화기에서 충분한 개질반응이 이루어질 수 있는지 온도를 확인하는 가스화기 히팅 테스트와 저온 조건(T3 = 1100℃), 저온 과산소 조건(T3 = 1100℃), 고온조건(T3 = 1376℃)에서 가스화 분석을 진행하였다. 가스화기 테스트 결과 약 1시간 가열 시 내부온도는 600℃이다. 최저 개질온도를 1100℃로 설정하였을 때 산소와 DME의 유량 조정과 추가 가열시간이 필요하다. 저온 가스화 분석을 통해 1100℃근처에서는 불안정한 개질 반응으로 인해 메탄이 발생하는 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 저온 과산소 가스화 분석은 저온 가스화 분석과 비교하였을 때 수소는 적으나 이산화탄소는 많은 것을 확인할 수 있었다. 고온 가스화 분석을 통해 1200℃이상에서는 메탄이 발생하지 않았고 약 1150℃부터 메탄이 발생하는 것을 알 수 있었다. 개질반응 시 온도가 높을수록 수소의 비율이 높아지나 CO 비율은 증가하는 것을 볼 수 있었다. 그러나 가스화기의 구조상의 문제로 인해 열손실과 개질의 문제가 확인되었다. 가스화기 개선을 통해 불완전한 연소를 줄여 높은 수율의 수소를 얻고 일산화탄소, 메탄과 같은 기체는 낮춰야할 필요성이 있다.
more초록/요약
Hydrogen energy is a clean energy source of the future and one of pollution-free energy sources. Today, the world energy market is paying attention to environmentally friendly energy. Among them, the fuel cell system using hydrogen improves the flexibility of renewable energy and enables energy storage and conversion for a long period of time, thereby solving the energy problem due to exhaustion of resources and environmental problems caused by the use of fossil resources. The gasifier test result shows that the internal temperature is 600 ° C for about 1 hour. When the minimum reforming temperature is set to 1100 ° C, flow adjustment of oxygen and DME and additional heating time are required. In this study, we focused on the production of hydrogen by reforming DME, a clean fuel, using a 2.45 GHz electromagnetic plasma torch. The gasifier heating test was conducted to confirm whether sufficient reforming reaction could be made in the gasifier in which the reforming reaction was performed, and the gasification analysis was performed in the low temperature condition (T3 = 1100℃), low temperature and much oxygen(T3 = 1100℃) and the high temperature condition (T3 = 1376℃). As a result of the gasifier test, an adequate reforming reaction could be achieved at an average internal temperature of 600℃. From the analysis of low temperature gasification, methane is generated due to unstable reforming reaction near 1100℃. The low temperature and oxygen gasification analysis showed that the amount of hydrogen was small but the amount of carbon dioxide was large when compared with the low temperature gasification analysis. From the analysis of the high temperature gasification, methane was not generated above 1200℃ and methane was generated from about 1150℃. In the reforming reaction, the higher the temperature, the higher the ratio of hydrogen, but the CO ratio increases. However, problems of heat loss and reforming have been identified due to the structural problems of the gasifier. It is necessary to improve the gasifier to obtain a high yield of hydrogen and to reduce pollutants such as carbon dioxide and methane.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 및 목적 1
제 2 절 연구 절차 3
제 2 장 문헌 연구 6
제 1 절 전자파 플라즈마 토치 6
제 2 절 DME 수증기 개질 9
제 3 절 관련 연구 14
제 3 장 실험 방법 16
제 1 절 가스화기 히팅 프로세스 17
제 2 절 가스화 분석 19
제 4 장 실험 결과 21
제 1 절 가스화기 히팅 프로세스 21
제 2 절 가스화 분석 22
제 1 항 저온 가스화 분석 22
제 2 항 저온 과산소 가스화 분석 25
제 3 항 고온 가스화 분석 28
제 5 장 결론 30
참고 문헌 32
