Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 5, October, 2008, pp. 1002-1007 총 설 PEMFC 용플라즈마개질시스템의수소생산 양윤철 전영남 조선대학교환경공학과 BK21 바이오가스기반수소생산사업팀 501-759 광주광역시동구서석동 375 (2008 년 4 월 2 일접수, 2008 년 6 월 28 일채택 ) Hydrogen Production for PEMFC Application in Plasma Reforming System Yoon Cheol Yang and Young Nam Chun Department of Environmental Engineering, BK21 Team for Hydrogen Production, Chosun University, 375 Dong-gu, Seosuk-dong, Gwangju 501-759, Korea (Received 2 April 2008; accepted 28 June 2008) 요 약 이논문의목적은 PEMFC 작동을위한플라즈마개질시스템의최적조건을연구한것이다. 플라즈마개질반응기는니켈촉매반응기와동시에사용하여수소생성을증대하였다. 또한수성가스전환반응기및선택적산화반응기는연료전지의촉매피독에영향을주는일산화탄소의농도를 10 ppm 이하로줄이기위하여제작되었다. 플라즈마개질기에서최대수소생산조건은 S/C 비 3.2, 메탄 2.0 L/min, 촉매반응기온도는 700±5 o C 그리고입력전력 900 W 이다. 이때의합성가스의농도는 H 2 70.2%, CO 7.5%, CO 2 16.2%, CH 4 1.8% 이다. 수소수율, 수소선택도그리고메탄전환율는각각 56.8%, 38.1%, 92.2% 이다. 에너지효율과에너지요구량은 37.0%, 183.6 kj/mol 이다. 추가적으로 CO 2 /CH 4 비실험을진행하였다. 또한수성가스전환반응기는플라즈마개질반응기의최적조건으로실험을진행하였으며, 출구농도는 H 2 68.0%, CO 337 ppm, CO 2 24.0%, CH 4 2.2%, C 2 H 4 0.4%, C 2 H 6 4.1% 이다. 이때의선택적산화반응기의실험결과는 H 2 51.9%, CO 0%, CO 2 17.3% 를나타냈다. Abstract The purpose of this paper studied the optimal hydrogen production condition of plasma reforming system to operate the PEMFC. Plasma reforming reactor used with Ni catalyst reactor at the same time, So H 2 concentration increased. Also the WGS and PrOx reactor were designed to remove CO concentration under 10 ppm, because CO has effect on catalyst poisoning of PEMFC. The maximum H 2 production condition in plasma reforming system was S/C ratio 3.2, CH 4 flow rate 2.0 L/min, catalytic reactor temperature 700±5 o C and input power 900 W. At this time, the concentration of produced syngas was H 2 70.2%, CO 7.5%, CO 2 16.2%, CH 4 1.8%. The hydrogen yield, hydrogen selectivity and CH 4 conversion rate were 56.8%, 38.1% and 92.2% respectively. The energy efficiency and specific energy requirement were 37.0%, 183.6 kj/mol. In additional, The experiment of CO 2 /CH 4 ratio proceeded. Also WGS reactor experiment was proceeding on optimum condition of plasma reactor and the exit concentration were H 2 68%, CO 337 ppm, CO 2 24.0%, CH 4 2.2%, C 2 H 4 0.4%, C 2 H 6 4.1%. At this time, experiment result of PrOx reactor were H 2 51.9%, CO 0%, CO 2 17.3%. Key words: Glidarc, Hydrogen, Plasma Reforming, CO Shift, PEMFC 1. 서론 고분자전해질연료전지기술은친환경적이며, 효율적인에너지를얻을수있어최근다양한분야에서연구개발되고있다. 고분자전해질연료전지의특징은 70~80 o C 저온에서작동하며, 에너지원으로수소와공기를이용한다. 연료전지에공급하는수소는물리 화학적반응으로인하여전기에너지를생산하고물을배출하는연료로서이상적이지만저장과이동에따른어려움및안 To whom correspondence should be addressed. E-mail: ynchun@chosun.ac.kr 전에대한문제점때문에주로탄화수소계열의연료를개질하여사용해야한다. 이러한탄화수소계열중천연가스는메탄이주성분으로되어부피당가장높은농도의수소를생산할수있으며, 기존의천연가스파이프라인공급망이일반가정까지널리보급되어있는장점이있어, 천연가스개질기술이활발히연구가진행되고있다. 대표적인천연가스의개질반응인수증기개질반응은수소와약 9~12% 정도의일산화탄소가생성된다. 그러나일산화탄소가연료전지내유입하게되면연료전지내부의 Pt 전극에흡착되어전극활성을저하시켜효율이떨어진다. 따라서개질가스중 CO 농도를 10 ppm 이하로낮추는공정이필요하다 [1-3]. 1002
PEMFC 용플라즈마개질시스템의수소생산 1003 수소생산시스템은수증기개질 (steam reforming) 로고농도의수소를생산하며, 여기서나오는 CO 농도를수성가스전환반응기 (water gas shift) 그리고선택적산화반응기 (preferential oxidation) 를통과하여제거하는과정으로진행되고있다 [4]. 수증기개질반응은천연가스연료가합성가스로전환되며반응식은다음과같다 [5]. CH 4 + H 2 O CO+ 3H 2 ΔH o = +206 kj mol CO 2 개질반응은다음과같다 [5]. CH 4 + CO 2 2CO+ 2H 2 ΔH o = +247 kj mol 수성가스전환반응은합성가스내의높은농도의일산화탄소를이산화탄소와수소로전환하는반응이며반응식은다음과같다 [2]. CO+ H 2 O CO 2 + H 2 ΔH o = 41 kj mol 선택적산화반응기안에서유입된 CO는산소에의해산화되며, 반응식은다음과같다 [5]. CO+ 1 2 --O 2 CO 2 ΔH o = 280 kj mol H 1 2 + --O 2 2 H 2 O ΔH o = 240 kj mol 플라즈마개질방법은전기에너지를이용하여부가적인오염물질의생성이없이다양한연료로전환하는데효과적이다. 특히저온플라즈마는저압또는상압상태에있는유기증기들을전기적으로방전시키면서쉽게얻을수있고전력소모량이낮아많은분야에응용이가능하다. 플라즈마 ( 크래킹반응 ) 개질반응은다음과같다. CH 4 C+ 2H 2 2CH 4 C 2 H 2 + 3H 2 2CO C+ CO 2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 본연구에서는빠른시동특성을위해부채꼴형전극을갖는 Glidarc 플라즈마개질기및촉매반응기와개질공정에서배출되는개질가스중일산화탄소의농도저감을위하여수성가스전환반응기및선택적산화반응기를연계한통합형시스템을설계및제작하였다. 실험은플라즈마반응기를이용하여최대의수소생산을위한수증기주입량변화에대한실험을진행하였으며, 또한매립장, 폐수처리장등에서생성되는바이오가스이용을파악하기위하여 CO 2 /CH 4 비에대한실험을진행하였다. 또한최종적으로연료전지사용의연계성을확보하기위한수성가스전환반응기및선택적산화반응기를통한일산화탄소저감의최적운전조건및시동특성을파악하고개질가스농도를측정함으로써연료전지용개질시스템의기초자료를확보하고자하였다. 2. 이론, 실험장치및방법 2-1. 이론메탄전환율 (CH 4 conversion rate)[6] 은다음과같다. [ Input CH CH 4 conversion rate(%) = 4 ] [ Output CH 4 ] -------------------------------------------------------------------- 100 [ Input CH 4 ] (9) 여기서, [Input CH 4 ] 는유입된메탄농도 (mole) [Output CH 4 ] 는유출된메탄농도 (mole) 이다. 수소의수율 (H 2 yield)[6] 은다음과같다. [ H H 2 yield(%) = 2 ] syngas (10) [ ------------------------------- H 2 ] 100 reaction gas 여기서, [ H 2 ] syngas 는합성가스내의수소량 (g/mole), [ H 2 ] Reaction gas 는반응가스내의수소량 (g/mole) 이다. 수소의선택도 (H 2 selectivity)[7] 는다음과같다. [ H H 2 selectivity(%) = 0.5 2 ] syngas (11) [ --------------------------------- CH 4 ] 100 conversion 여기서, [ H 2 ] syngas 는생산된수소량 (mole), [ CH 4 ] conversion 는전환된메탄량 (mole) 이다. 에너지효율 (Energy efficiency)[8] 은다음과같다. η (%) [ H 2 + CO] produced LHV( H 2 ) = --------------------------------------------------------------------- 100 PE inp + RV H2 O + RF CH4 + HE B H 2 (12) 여기서, [ + CO] produced 는합성가스 (H 2 +CO) 의생성량 (L/min), LHV(H 2 ) 는수소의저위발열량 (kcal/nm 3 ), PE inp 는주입된플라즈마에너지 (W), RV H2 O는주입된기화에너지 (W), RF CH4 개질에사용되는메탄 (kcal/min), HE B 는버너에사용되는프로판 (kcal/min) 이다. 에너지요구량 (Specific energy requirement)[8] 은다음과같다. Input v(kj/mol) = ----------------------------------------------- plasma power (13) [ H 2 + CO] produced 여기서, Input plasma power는주입된플라즈마에너지 (W), [ H 2 + CO] produced 는합성가스 (H 2 +CO) 의생성량 (L/min) 이다. 2-2. 실험장치개질시스템의구성은플라즈마개질기, 수성가스전환반응기, 선택적산화반응기로구성되어있다. 수성가스전환반응기는고온전환반응기 (high temperature shift), 저온전환반응기 (low temperature shift) 로각각나누어져있으며, 선택적산화반응기는 1단 (preferential oxidation I) 과 2단 (preferential oxidation II) 으로나누어져있다. 각반응기에사용된촉매는모두상용촉매이며, 반응기별촉매에대한특성을 Table 1에나타냈다. Fig. 1는연료전지용플라즈마개질시스템의세부구성도를나타냈다. 먼저플라즈마개질기는플라즈마발생장치, 촉매반응기, 전원공급장치로구성되었다. 플라즈마발생장치에는 3개의부채꼴형태의전극이반응기내부에 120도간격으로위치되어있으며, 방전전극간에간격은 3 mm이며, 입구의노즐직경은 1.5 mm이다. 또한반응기의용량은 0.5 L 이며, 절연및내부를관찰할수있도록석영관을사용하였다. 촉매반응기는촉매의예열을위해삼중관으로제작하여버너열의체류시간을증대하였으며, 촉매반응기의용량및촉매층의부피는각각 0.45 L, 0.3 L이다. 버너는저압가스버너로전체반응기에열을공급을위하여사용하였다. 전원공급장치는반응기내부에안정적인플라즈마를유지하기위한장치로최대용량이 1 kw( 교류전압 : 10 kv, 교류전류 : 0.1 A) 인네온트랜스포머를사용하였다. 가스 / 수증기공급라인은메탄과 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 5, October, 2008
1004 양윤철 전영남 Table 1. Characteristics of commercial catalysts Step of reactor Catalyst reator HTS LTS PrOx I PrOx II Shape Sphere Pellet Pellet Sphere Sphere Size OD; 2 mm 3 3 mm 3 3 mm OD; 2 mm OD; 2 mm Composition NiO(6 wt.%) Fe 2 O 3 : Cr 2 O 3 =85:15 Cu and Zn based Pt (2 wt.%) Ru (1.8~2 wt.%) Manufacturer Tianjin Research Institute of Chemical Industry Sud-Chemie Sud-Chemie Sud-Chemie Sud-Chemie Fig. 1. Schematic of the experiment set up. 이산화탄소를 MFC(BRONKHOST, F201AC-FAC-22-V, Netherlands) 에의해정밀하게주입되도록유량을제어하여반응기로공급하였으며, 수증기는물탱크에서공급된물을펌프 (KNF, STEPDOS03, Switzerland) 를사용하여기화기로공급하여기화되어반응기내로주입된다. 수성가스전환반응기 (WGS) 는이중관으로설계제작되었으며, 촉매내부에서개질가스의균일한분포를위하여다공분배판을설치하였다. 또한고온전환반응기와저온전환반응기사이에열교환기를설치하여반응기온도조절을하였으며, 반응기의용적은각각 0.8 L로설계하였으며, 촉매층의부피는 0.4 L 이다. 선택적산화반응기는이중관으로설계및제작되었으며, 촉매에서가스의균일한분포및체류시간의증대를위하여분배판을설치하였다. 또한촉매층의온도를조절하기위하여촉매층내부에열교환기를설치하여온도조절을하였으며, 반응기의용적은각각 0.4 L 이며, 촉매층의부피는 0.2 L 이다. 측정및분석라인은온도측정과가스분석으로구성되는데, 온도측정은 K-type 열전대와데이터분석장치 (FLUKE, 2625A Data Logger, USA) 로구성되어있으며, 온도변화를실시간으로모니터링하였다. 가스분석은샘플링라인과마이크로가스크로마토그래프 (VARIAN, CP-4900, Netherlands), 가스크로마토그래프 (SHIMAZU, GC-14B, Japan) 로구성되어 H 2, CO, CO 2 및 C n H m 계열을동시에분석하였다. 을이용하여공기중의수분을제거한뒤유량계에의하여버너로주입되도록구성하였다. 주입연료가스인메탄과이산화탄소는 MFC에의해서유량이정밀조절되어주입되고, 수증기공급량이환산된물은펌프를이용하여기화기에공급되며, 주입된메탄과함께완전기화하여혼합기체상태로플라즈마반응기내부로주입된다. 개질가스에대한분석은플라즈마개질기, 수성가스전환반응기, 선택적산화반응기의출구에설치된샘플링포트에서시료를샘플링하였다. 채취된시료중에수분은냉각장치를통해제거하며, 개질가스는건가스상태로가스크로마토그래프로분석된다. 검출기는 TCD를이용하였고, 분석패킹메터리얼로 H 2 는 Molecular Sieve 5A(SHIMAZU), CO, CH 4 는 Molecular Sieve 5A(VARIAN), 2-3. 실험방법플라즈마개질기시동특성을파악하기위하여입구온도를측정하였다. 메탄과수증기를주입한후 350±5 o C로안정한상태이며, 삼중관으로제작된촉매반응기는예열버너를통해내부온도를 700±5 o C로유지한안정된상태에서실험을수행하였다. 버너에필요한공기의공급은콤프레셔에의해공급되며, Surge 탱크에서압축하여콤프레셔에의한압력변동을줄이고 Water trap Fig. 2. Intial operating characteristics of the reactor. 화학공학제 46 권제 5 호 2008 년 10 월
PEMFC 용플라즈마개질시스템의수소생산 1005 C 2 H 4, C 2 H 6, CO 2 는 Porapak Q(VARIAN) 를사용하였다. Fig. 2는반응기의안정화온도를나타내며, 온도는플라즈마반응기입구및플라즈마영역, 촉매반응기그리고고온전환반응기 (HTS), 저온전환반응기 (LTS), 선택적산화반응기 I(PrOx I), 선택적산화반응기 II(PrOx II) 에각각열전대를설치하여데이터분석장치에의해실시간으로모니터링하였다. 3. 결과및고찰 3-1. 플라즈마개질본연구는반복실험을통하여플라즈마반응기에방전이안정적으로형성되는메탄유량을 2.0 L/min, 입력전력을 900 W로고정 하였다. 수소생성에영향인자인수증기주입량변화와 CO 2 /CH 4 비에대한변수별연구를수행하였으며, 그결과는다음과같다. 3-1-1. 수증기주입량변화 Fig. 3는수증기주입량 (Steam/Carbon 비 ) 변화에따른실험결과이다. 촉매반응기내부의온도는 700±5 o C로유지하였으며, 반응기내수증기주입량변화시켜실험을진행하였다. 실험은 S/C 비를 1.86 이하에서는카본블랙이형성되었으며, 6.22 이상에서는기화기내의물주입량이많아져충분히기화되지못하고오히려기화기내의온도를감소시키는현상이발생되었다. 따라서 S/C 비실험범위를 1.86~6.22로정하고실험을진행하였다. 실험결과 S/C 비가 3.2일때, 식 (1) 의반응에의해수소농도는 70.2% 로최대를나타냈으며, 이때 CO 7.5%, CO 2 16.2%, CH 4 1.8%, C 2 H 4 0.1%, C 2 H 6 1.5% 이다. 메탄전환율과수소수율및수소선택도는각각 92.5%, 56.8%, 38.1% 로나타났다. Fig. 3(a) 는촉매주입에따른각각의농도변화를나타내었다. 수소농도는촉매를주입하지않을경우와비교하여평균 40.4% 에서 69.1% 까지개질효율이향상됨을알수있다. 또한일산화탄소농도는주입하지않을경우와비교하여평균 14.5% 에서 7.9% 감소하였으며, 이산화탄소농도또한평균 22.4% 에서 16.6% 로감소하여니켈촉매에의하여개질효율이증가됨을알수있다. Fig. 3(b) 는수증기주입량에따른메탄전환율, 수소수율, 수소선택도를나타냈다. 메탄전환율은식 (9) 에의해 S/C 비 3.0 에서 Fig. 4. The effect of the various S/C ratio. 최대 95.1% 를보이고있으며, 평균 91.8% 로나타낸다. 이는식 (6) 의플라즈마크레킹반응으로인하여보다높은메탄전환율을나타내는것을알수있다. 수소수율은식 (10) 에의해나타내며, S/C 비가증가함에따라약 10% 증가하였다. 수소선택도는식 (11) 에의해나타내며, 평균 37% 정도로비교적안정된모습이관찰되었다. Fig. 4는수증기주입량에따른에너지효율과에너지요구량의실험결과를나타냈다. 에너지효율은식 (12) 에의해 S/C 비가증가함에따라에너지효율은증가하였으며, 에너지요구량은식 (13) 에의해구해지며, S/C 비가증가함에따라감소하는것을알수있다. 기준조건인 S/C 비 3.2에서의에너지효율은 37.0% 이며, 에너지요구량은 183.6 kj/mol을나타냈다. 3-1-2. CO 2 /CH 4 비변화량 Fig. 5는 CO 2 /CH 4 비의변화량에대한실험결과이다. 실험은촉매반응기온도와입력전력은플라즈마반응기와동일하게진행하였으며, S/C 비는플라즈마개질기의수소생성이최대인 3.2를기준으로진행하였다. 또한 CH 4 2.0 L/min 주입하고, CO 2 주입량을 Fig. 3. The effect of the various S/C ratio. (a) Concentration of reformed gas (b) Yield, selectivity and conversion rate. Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 5, October, 2008
1006 양윤철 전영남 Fig. 5. The effect of the various CO 2 /CH 4 ratio. Fig. 6. The concentration of Syngas in reactors respectively. 조절시반응기내부체류시간변화로인한미반응가스가증가하기때문에 CO 2 /CH 4 의혼합가스양을 2.0 L/min로기준잡고비율을조절하면서실험을진행하였다. CO 2 /CH 4 비는 0~1까지조절하였는데, 이것은매립지, 폐수처리장등에서생성되는바이오가스의배출되는성분비인 CO 2 :CH 4 =1:1을최소로잡고그이상의메탄을기준으로실험을진행하였다. 실험은수소농도는 CO 2 /CH 4 비가증가함에따라 70.2% 에서부터 38.7% 까지감소하는것이관찰되었으며, 이산화탄소는메탄이감소함에따라 17.3% 에서 60.0% 까지증가하였다. 이는주입되는이산화탄소의비율이증가함에따라메탄의주입량의감소로인하여, 생성가능한수소농도가감소한다. 일산화탄소농도는평균 9.3% 정도비교적일정하게유지하고있는데, 이는식 (2) 에의해서균일한카본 (carbon) 이반응기내에주입되어일산화탄소농도가일정하게유지되고있는것을알수있다. 3-2. 수성가스전환반응기및선택적산화반응기플라즈마개질반응기에서생성된 CO 농도는평균 8% 로서연료전지에주입하는경우전극에촉매피독을발생시킨다. 따라서연료전지주입전 CO 농도를 10 ppm이하로낮추기위하여수성가스전환반응기및선택적산화반응기를설계, 제작하였다. 실험조건으로촉매반응기온도와입력전력은플라즈마개질반응기와동일한상태에서진행하였으며, S/C 비는플라즈마개질반응기에서수소농도가최대인 3.2를기준으로실험을진행하였다. Fig. 6는수성가스전환반응기및선택적산화반응기에따른각각의농도를나타내었다. 3-2-1. 수성가스전환반응기 (WGS) 플라즈마개질반응기의최종농도는 H 2 64.5%, CO 10.2%, CO 2 11.0%, CH 4 2.4% 이다. Fe-Cr의촉매를사용하는고온전환반응기의온도는 430±5 o C의안정된상태에서농도는 H 2 67.9%, CO 1.6%, CO 2 22.4%, CH 4 2.3% 이다. 플라즈마개질반응기에서생성된수소농도가약 3.4% 증가하며, 일산화탄소가약 8.6% 감소하였다. Cu-Zn의촉매를사용하는저온전환반응기의온도는 290±5 o C의안정된상태에서의농도는 H 2 68.4%, CO 337 ppm, CO 2 24.0%, CH 4 2.2% 로고온전환반응기보다수소농도가약 0.6% 증가하였으며, 일산화탄소농도가 1.5% 감소하였다. 이것으로부터식 (3) 에의해수성가스전환반응기에서약 3.9% 의수소농도의증가및 10.15% 의일산화탄소농도가감소함을알수있다. 3-2-2. 선택적산화반응기 (PrOx) 수성가스전환반응기를거친일산화탄소농도는 337 ppm이다. 이것은연료전지를전극에촉매피독현상이발생하기때문에일산화탄소 10 ppm 이하를만들기위하여선택적산화반응기를제작, 설계하였다. 연료전지는 CO 농도에매우민감하기때문에선택적산화반응기를 2단으로설치하여완전제거목표를하였으나최적조건에서는 1단만으로도제거가가능함을알수있었다. Pt 촉매를사용하는선택적산화반응기 (PrOx I) 와 Ru 촉매를사용하는선택적산화반응기 (PrOx II) 은각각 100±5 o C, 85±5 o C 에서안정된상태에서실험을진행하였다. 변수로공기주입량변화에따른실험을진행하였다. 선택적산화반응기에서공기량 100 ml/min 미만에서는반응기의발열반응을일으키지않았으며, 300 ml/min 이상에서는수소농도의급격한감소를나타냈다. 반응기내산화용공기를 PrOx I, PrOx II에각각 100 ml/min, 100 ml/min를주입하였다. 이때의각각농도는 PrOx I에서 H 2 51.9%, CO 0%, CO 2 17.3%, CH 4 2.2% 이며, PrOx II에서는 H 2 45.9%, CO 0%, CO 2 16.2%, CH 4 2.1% 이다. 또한산화용공기를각각 300 ml/min, 100 ml/min를주입시각각의농도는 PrOx I에서 H 2 46.3%, CO 0%, CO 2 12.9%, CH 4 1.9% 이며, PrOx II에서의농도는 H 2 40.6%, CO 0%, CO 2 12.6%, CH 4 2.0% 이다. 이것은식 (4) 의반응에의하여 CO가 CO 2 로전환이나타나며, 식 (5) 에의해서공기가주입됨에따라공기중의질소에의한수소농도가감소하는것을알수있다. 4. 결론본연구에서는연료전지이용을위하여 Glidarc 플라즈마및촉 화학공학제 46 권제 5 호 2008 년 10 월
PEMFC 용플라즈마개질시스템의수소생산 1007 매반응기를이용하여메탄을개질하여고농도수소생성을하였으며, 수성가스전환반응기및선택적산화반응기를이용한일산화탄소제거의최적조건을연구하였다. 기준조건인 S/C 비 3.2에서개질결과로생성된합성가스의농도는 H 2 70.2%, CO 7.5%, CO 2 16.2%, CH 4 1.8%, C 2 H 4 0.1%, C 2 H 6 1.5%, 기타약 2.7% 로해당되는가스는주로 N 2, O 2 및기타미량의가스가있다. 이결과에서알수있듯이합성가스의대부분은수소이다. 이때의메탄전환율은 92.2% 로주입된메탄은대부분합성가스로전환되고있으며, 수소수율, 수소선택도및에너지효율은각각 56.8%, 38.1%, 37.0% 이다. 촉매의첨가에따른개질특성을파악한결과첨가하지않을경우수소농도는평균 40.4% 이며, 촉매를첨가하였을경우 69.1% 로촉매의의하여수소생성이증가함을알수있다. 또한바이오가스의주성분인메탄을이용하기위하여 CO 2 /CH 4 비에대한농도를측정하였다. 실험결과는이산화탄소가증가함에따라메탄의감소로인하여수소농도가감소하였다. 연료전지의이용시문제점인일산화탄소촉매피독을방지하기위한수성가스전환반응기및선택적산화반응기실험을진행하였다. 수성가스전환반응기의출구의농도는 H 2 68.4%, CO 337 ppm, CO 2 24.0%, CH 4 2.2%, C 2 H 4 0.4%, C 2 H 6 4.1% 로나타났으며, 선택적산화반응기의농도는 PrOx I 에서 H 2 51.9%, CO 0%, CO 2 17.3%, CH 4 1.9% 로일산화탄소의저감은있으나주입되는공기에의해수소농도의감소가커서실제적으로적용하기는어려울것으로판단되어지며, 추가연구가필요할것이다. 감사이논문은 2006년도정부 ( 과학기술부 ) 의재원으로한국과학재단의지원을받아수행된연구입니다 (No. R01-2006-000-10355-0). 1. Chin, S. Y., Alexeev, O. S. and Amiridis, M. D., Preferential Oxidation of CO Under Excess H 2 Conditions over Ru Catalysts, Applied Catalysis A : General, 286, 157-166(2005). 2. Srinivas, S., Dhingra, A., Im, H. and Gulari, E., A Scalable Silicon Microreactor for Preferential CO Oxidation : Performance Comparison with a Tubular Packed-bed Microreactor, Applied Catalysis A General, 274, 285-293(2004). 3. Yoon, W. L., Park, J. W., Rhee, Y. W., Han, M. W., Jeong, J. H., Park, J. S., Jung, H., Lee, H. T. and Kim, C. S., Operating Characteristics of Integrated NG Reformer System for 5 kw Class PEM Fuel Cell, HWAHAK KONGHAK, 41(3), 389-396(2003). 4. Jhalani, A. and Schmidt, L. D., Preferential CO oxidation in the Presence of H 2, H 2 O, and CO 2 at Short Contact-times, Catalysis Letters, 104(3-4), 103-110(2005). 5. Nishimoto, H. A., Nakagawa, K., Ikenaga, N. A., Mikka, N. G., Ando, T. and Suzuki, T., Partial Oxidation of Methane to Synthesis Gas over Oxidized Diamond Catalysts, Applied Catalysis A : General, 264, 65-72(2004). 6. Futamura, S., Kabashima, H. and Einaga, E., Steam Reforming of Aliphatic Hydrocarbons With Nonthermal Plasma, IEEE Transactions on Industry Applications, 40(6), 1476-1481(2004). 7. Lee, D. H., Kim, K. T., Cha, M. S. and Song, Y. H., Optimization Scheme of a Rotating Gliding Arc Reactor for Partial Oxidation of Methane, Proceedings of the Combustion Institute, 31, 3343-3351(2007). 8. Petitpas, G., Rollier, J. D., Darmon, A., Gonzalez-Aguilar, J., Metkemeijer, R. and Fulcheri, L., A Comparative Study of Nonthermal Plasma Assisted Reforming Technologies, International Journal of Hydrogen Energy, 32, 2848-2867(2007). 9. Moon, D. J., sreekumar, K., Lee, S. D., Lee, B. G. and Kim, H. S., Studies on Gasoline Fuel Processor System for Fuel-cell Powered Vehicles Application, Applied Catalysis A : General, 215, 1-9(2001). 10. Son, J. E., Hydrogen & Fuel Cell Technology, Korean Chem. Eng. Res., 42(1), 1-9(2004). 참고문헌 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 5, October, 2008