플라즈마 열분해에 기반한 청록 수소 생산 공정의엑서지 분석 및 최적화 (Exergy Analysis and Optimization of Turquoise Hydrogen Process by Plasma Pyrolysis)

서지정보

· 발행기관 : 한국에너지학회
· 수록지 정보 : 에너지공학 / 33권 / 4호 / 12 ~ 26페이지
· 저자명 : 이신영, 류기윤

초록

최근 메탄 열분해를 통해 청록 수소를 생산하는 공정은 수소 생산 시 블루 수소와 비교하여 수소 생산량당 적은 이산화탄소 발생과 그린 수소와 비교하여 낮은 생산 단가로 인해 이에 관심이 커지고 있다. 청록수소를 생산을 위한 메탄 열분해 공정이 최근 monolith 사에 의해 플라즈마 반응기를 사용해 상용 운전이시작되었다. 본 연구에서는 플라즈마 반응기에 기반한 청록 수소 공정에 대한 공정 모델을 Aspen PlusTM를 사용하여 구현하였다. 또한 공정에 주요 부분에 대한 엑서지 분석을 통해 Rankine 사이클과 플라즈마반응기 운전 조건에 대한 최적화를 수행하였다. 반응기에 재순환되는 플라즈마 발생을 위한 수소의 온도를 조정하여 플라즈마 발생에 필요한 전기량과 Rankine 사이클의 로드를 동시에 줄여 엑서지 손실을 줄이고 효율을 높일 수 있음을 확인하였다.

영어초록

Recently, the process of producing turquoise hydrogen through methane pyrolysis hasgarnered significant attention due to its lower CO2 emissions per unit of hydrogen compared to bluehydrogen, and its lower production costs compared to green hydrogen. The methane pyrolysis processfor turquoise hydrogen production has recently commenced commercial operation using a plasma reactordeveloped by Monolith. In this study, a process model for the plasma-based turquoise hydrogen processwas implemented using Aspen Plus™. Additionally, an exergy analysis of the key components of theprocess was conducted to optimize the Rankine cycle and the operating conditions of the plasma reactor.
By adjusting the temperature of the hydrogen recirculated for plasma generation, it was possible tosimultaneously reduce the required electrical energy for plasma generation and the load on the Rankinecycle, thereby reducing exergy losses and improving overall efficiency.

참고자료

· 없음