수소, 전기, CO2 동시 생성을 위한 화학적 루핑 연소 피망 슬롯 머신 개발

개요

오사카 가스는 수소, 전기 및 CO를 동시에 생성할 수 있는 CLC*1 피망 슬롯 머신 개발에 노력하고 있습니다₂산화철의 산화환원 반응을 사용합니다 당사는 바이오매스 직접 CLC 피망 슬롯 머신을 활용하여 녹색 수소 및 기타 제품을 생성 및 공급함으로써 고객의 탈탄소화를 돕는 것을 목표로 합니다

*1 CLC: 화학적 루핑 연소

오사카가스에서 구상한 CLC 피망 슬롯 머신 상용화

배경

CLC 피망 슬롯 머신은 수소, 전기, CO를 동시에 생성할 수 있는 피망 슬롯 머신입니다₂산화철을 순환시켜 연료, 물, 공기와 반응시킵니다 석탄과 바이오매스를 연료로 사용할 수 있습니다

탄소중립 연료인 바이오매스를 연료로 사용 시 녹색수소, 전기, 바이오매스 유래 CO를 생성 공급할 수 있을 것으로 기대되는 피망 슬롯 머신입니다₂.

그동안 바이오매스를 연료로 사용하여 수소를 생성하는 CLC 피망 슬롯 머신을 구현한 사례는 없습니다 따라서 피망 슬롯 머신의 실용화를 위해서는 시스템 설계피망 슬롯 머신 확립을 위한 요소피망 슬롯 머신 개발 및 공정검증 등 피망 슬롯 머신적 과제를 극복할 필요가 있다

원리

CLC는 산화철의 산화환원 반응을 이용한 피망 슬롯 머신입니다 산화철은 3개의 반응기(연료반응기, 수소반응기, 공기반응기)를 통해 소멸되는 반면, 각 반응기에서는 산화철과 연료, 물, 공기가 반응하여 수소, 전기, CO가 생성됩니다₂각각

<연료 반응기> 연료는 산화철의 산소와 반응합니다 그럼 CO₂생성되었습니다
<수소 원자로> H₂O는 산소 결핍 상태에서 산화철과 반응합니다 그럼 H₂is generated
<공기 반응로> O₂산화철과 반응하여 가장 산화된 상태가 됩니다 그럼 N₂그리고 열이 발생합니다
공기 반응기에서의 반응은 대규모 발열 반응이므로 발생된 열은 발전에 사용됩니다

화학루핑연소(CLC) 피망 슬롯 머신의 원리

개발 설명

오사카가스(주)와 일본석탄프론티어기구(JCOAL)에서는 CLC 기술의 실용화를 위한 연구개발을 진행하고 있습니다 본 프로젝트는 NEDO(*2)의 " CO를 이용한 다중 발전 시스템 기술 개발₂분리/포집 능력 " 프로젝트(*3)(FY2020-2024) 이 프로젝트에는 석탄과 바이오매스를 연료로 사용하는 CLC 기술의 요소 기술 개발과 300kW(*4) 실증 플랜트의 공정 실증이 포함됩니다

*2 NEDO: 신에너지 및 산업피망 슬롯 머신 개발기구
*3 공식과제명 : 탄소재활용 및 차세대 화력발전 피망 슬롯 머신개발 / 차세대 화력발전 기초피망 슬롯 머신 개발 / CO를 이용한 다중발전 시스템 피망 슬롯 머신 개발₂분리/포획 능력 / 화학적 루핑 연소 폴리 생성 피망 슬롯 머신 개발（https://wwwnedogojp/english/activities/activities_ZZJP_100115html）
*4 단위시간당 공급연료의 발열량

산화철의 순환 흐름 특성을 이해하기 위해 오사카 가스 주식회사 부지에 설치된 저온 모델 실증 플랜트