MCFC 프리컨버터 촉매의 열전도특성과 연료전환율 해석

변도현; 손창현

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변도현 (경북대학교)
손창현 (경북대학교)

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2012

MCFC 프리컨버터 촉매의 열전도특성과 연료전환율 해석

변도현 , 손창현 대한기계학회 논문집 B권 2012.04 학술저널

2011

MCFC 프리컨버터 촉매의 열전도특성과 연료전환율 해석

변도현 , 손창현 한국전산유체공학회 학술대회논문집 2011.05 학술대회자료

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본 연구에서는 비상시 전기 공급용 MCFC 프리커버터의 천연가스(메탄)로부터 수소의 생산량을 증가시키는 경우를 수치적으로 해석하였다. 상용 코드를 사용하였으며 촉매는 다공성 매질로 시뮬레이션 하였다. 3가지 주요 화학반응인 수증기 개질반응(SR), 수성 가스 전환(WGS) 및 직접 수증기 개질 반응(DSR)은 사용자 부프로그램을 사용하여 해석하였다. 프리컨버터에서 10%의 연료전환율을 얻기 위해 요구되는 추가 열량을 벽면을 통해 공급하게 되면 프리컨버터의 벽면 부근에서만 매우 불균일한 온도분포와 화학반응이 일어나는 것으로 분석되었다. 이와 같은 현상은 매우 작은 열전도율을 갖는 다공성 매질의 촉매와 흡열반응으로 설명되어질 수 있다. 해석결과 프리컨버터의 길이가 짧은 경우가 보다 균일한 연료전환율을 보여 주며, 촉매의 유지 보수 면에도 길이가 짧은 경우가 유리함을 보여 주었다.

In this study, a preconverter of an MCFC for an emergency electric power supplier is numerically simulated to increase the hydrogen production from natural gas (methane). A commercial code is used to simulate a porous catalyst with a user subroutine to model three dominant chemical reactions-steam reforming, water-gas shift, and direct steam reforming. To achieve a fuel conversion rate of 10% in the preconverter, the required external heat flux is supplied from the outer wall of the preconverter. The calculated results show that the temperature distribution and chemical reaction are extremely nonuniform near the wall of the preconverter. These phenomena can be explained by the low heat conductivity of the porous catalyst and the endothermic reforming reaction. The calculated results indicate that the use of a compact-size preconverter makes the chemical reaction more uniform and provides many advantages for catalyst maintenance.

#CFD(전산유체역학) #Preconverter(프리컨버터) #Stream Reforming Reaction(수증기 개질 반응) #Heat Transfer(열전달) #Fuel Conversion(연료전환율)